Name: Zoptymalizowana procedura produkcji wysokiej jakości urządzeń z efektu mory superkratowej na bazie grafenu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-07-11T13:10:00.000+00:00
Duration: 11 min 24 s
Description: Poznaj zoptymalizowaną procedurę produkcji wysokiej jakości urządzeń z efektu mory superkratowej na bazie grafenu. Ta metoda poprawia jednorodność i powtarzalność w nanofabrykacji materiałów kwantowych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy serdecznie dziękują wszystkim obecnym i byłym członkom Grupy Jarillo-Herrero za rozwój i optymalizację protokołu produkcji. Prace te były wspierane przede wszystkim przez Biuro Badawcze Armii MURI W911NF2120147; przy wsparciu również ze strony 2DMAGIC MURI FA9550-19-1-0390, MIT/Microsystems Technology Laboratories Samsung Semiconductor Research Fund, Sagol WIS-MIT Bridge Program, National Science Foundation (DMR-1809802), Gordon and Betty Moore Foundation's EPiQS Initiative poprzez GBMF9463 grantów oraz Fundacji Ramona Arecesa. W pracy wykorzystano Harvard's Center for Nanoscale Systems, wspierane przez NSF (ECS-0335765).

<ol><li>Cao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlated+insulator+behaviour+at+half-filling+in+magic-angle+graphene+superlattices%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Correlated insulator behaviour at half-filling in magic-angle graphene superlattices.</a> Nature. 556 (7699), 80-84 (2018).</li>
<li>Cao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unconventional+superconductivity+in+magic-angle+graphene+superlattices%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Unconventional superconductivity in magic-angle graphene superlattices.</a> Nature. 556 (7699), 43-50 (2018).</li>
<li>Andrei, E. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+marvels+of+moir%C3%A9+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Mater%22%5BJournal%5D)">The marvels of moiré materials.</a> Nat Rev Mater. 6 (3), 201-206 (2021).</li>
<li>Chen, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+of+a+gate-tunable+Mott+insulator+in+a+trilayer+graphene+moir%C3%A9+superlattice%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Phys%22%5BJournal%5D)">Evidence of a gate-tunable Mott insulator in a trilayer graphene moiré superlattice.</a> Nat Phys. 15 (3), 237-241 (2019).</li>
<li>Burg, G. W., Zhu, J., Taniguchi, T., Watanabe, K., MacDonald, A. H., Tutuc, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlated+insulating+states+in+twisted+double+bilayer+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+Lett%22%5BJournal%5D)">Correlated insulating states in twisted double bilayer graphene.</a> Phys Rev Lett. 123 (19), 197702(2019).</li>
<li>Cao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+correlated+states+and+spin-polarized+phases+in+twisted+bilayer-bilayer+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Tunable correlated states and spin-polarized phases in twisted bilayer-bilayer graphene.</a> Nature. 583 (7815), 215-220 (2020).</li>
<li>Shen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlated+states+in+twisted+double+bilayer+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Phys%22%5BJournal%5D)">Correlated states in twisted double bilayer graphene.</a> Nat Phys. 16 (5), 520-525 (2020).</li>
<li>Liu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+spin-polarized+correlated+states+in+twisted+double+bilayer+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Tunable spin-polarized correlated states in twisted double bilayer graphene.</a> Nature. 583 (7815), 221-225 (2020).</li>
<li>He, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Symmetry+breaking+in+twisted+double+bilayer+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Phys%22%5BJournal%5D)">Symmetry breaking in twisted double bilayer graphene.</a> Nat Phys. 17 (1), 26-30 (2021).</li>
<li>Park, J. M., Cao, Y., Watanabe, K., Taniguchi, T., Jarillo-Herrero, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+strongly+coupled+superconductivity+in+magic-angle+twisted+trilayer+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Tunable strongly coupled superconductivity in magic-angle twisted trilayer graphene.</a> Nature. 590 (7845), 249-255 (2021).</li>
<li>Cao, Y., Park, J. M., Watanabe, K., Taniguchi, T., Jarillo-Herrero, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pauli-limit+violation+and+re-entrant+superconductivity+in+moir%C3%A9+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Pauli-limit violation and re-entrant superconductivity in moiré graphene.</a> Nature. 595 (7868), 526-531 (2021).</li>
<li>Hao, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+field-tunable+superconductivity+in+alternating-twist+magic-angle+trilayer+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Electric field-tunable superconductivity in alternating-twist magic-angle trilayer graphene.</a> Science. 371 (6534), 1133-1138 (2021).</li>
<li>Park, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robust+superconductivity+in+magic-angle+multilayer+graphene+family%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Mater%22%5BJournal%5D)">Robust superconductivity in magic-angle multilayer graphene family.</a> Nat Mater. 21 (8), 877-883 (2022).</li>
<li>Zhang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Promotion+of+superconductivity+in+magic-angle+graphene+multilayers%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Promotion of superconductivity in magic-angle graphene multilayers.</a> Science. 377 (6614), 1538-1543 (2022).</li>
<li>Cao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nematicity+and+competing+orders+in+superconducting+magic-angle+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Nematicity and competing orders in superconducting magic-angle graphene.</a> Science. 372 (6539), 264-271 (2021).</li>
<li>Sharpe, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emergent+ferromagnetism+near+three-quarters+filling+in+twisted+bilayer+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Emergent ferromagnetism near three-quarters filling in twisted bilayer graphene.</a> Science. 365 (6453), 605-608 (2019).</li>
<li>Serlin, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intrinsic+quantized+anomalous+Hall+effect+in+a+moir%C3%A9+heterostructure%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Intrinsic quantized anomalous Hall effect in a moiré heterostructure.</a> Science. 367 (6480), 900-903 (2020).</li>
<li>Chen, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+correlated+Chern+insulator+and+ferromagnetism+in+a+moir%C3%A9+superlattice%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Tunable correlated Chern insulator and ferromagnetism in a moiré superlattice.</a> Nature. 579 (7797), 56-61 (2020).</li>
<li>De Sanctis, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strain-engineering+of+twist-angle+in+graphene%2FhBN+superlattice+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Strain-engineering of twist-angle in graphene/hBN superlattice devices.</a> Nano Lett. 18 (12), 7919-7926 (2018).</li>
<li>Kazmierczak, N. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strain+fields+in+twisted+bilayer+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Mater%22%5BJournal%5D)">Strain fields in twisted bilayer graphene.</a> Nat Mater. 20 (7), 956-963 (2021).</li>
<li>Beechem, T. E., Ohta, T., Diaconescu, B., Robinson, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rotational+disorder+in+twisted+bilayer+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Rotational disorder in twisted bilayer graphene.</a> ACS Nano. 8 (2), 1655-1663 (2014).</li>
<li>Uri, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+the+twist-angle+disorder+and+Landau+levels+in+magic-angle+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Mapping the twist-angle disorder and Landau levels in magic-angle graphene.</a> Nature. 581 (7806), 47-52 (2020).</li>
<li>Zondiner, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cascade+of+phase+transitions+and+Dirac+revivals+in+magic-angle+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Cascade of phase transitions and Dirac revivals in magic-angle graphene.</a> Nature. 582 (7811), 203-208 (2020).</li>
<li>Wang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermally+induced+graphene+rotation+on+hexagonal+boron+nitride%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+Lett%22%5BJournal%5D)">Thermally induced graphene rotation on hexagonal boron nitride.</a> Phys Rev Lett. 116 (12), 126101(2016).</li>
<li>Woods, C. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Macroscopic+self-reorientation+of+interacting+two-dimensional+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Macroscopic self-reorientation of interacting two-dimensional crystals.</a> Nat Commun. 7 (1), 10800(2016).</li>
<li>Lau, C. N., Bockrath, M. W., Mak, K. F., Zhang, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reproducibility+in+the+fabrication+and+physics+of+moir%C3%A9+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Reproducibility in the fabrication and physics of moiré materials.</a> Nature. 602 (7895), 41-50 (2022).</li>
<li>Castellanos-Gomez, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deterministic+transfer+of+two-dimensional+materials+by+all-dry+viscoelastic+stamping%5BTitle%5D)+AND+%222D+Mater%22%5BJournal%5D)">Deterministic transfer of two-dimensional materials by all-dry viscoelastic stamping.</a> 2D Mater. 1 (1), 011002(2014).</li>
<li>Zomer, P. J., Guimarães, M. H. D., Brant, J. C., Tombros, N., van Wees, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+pick+up+technique+for+high+quality+heterostructures+of+bilayer+graphene+and+hexagonal+boron+nitride%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+Lett%22%5BJournal%5D)">Fast pick up technique for high quality heterostructures of bilayer graphene and hexagonal boron nitride.</a> Appl Phys Lett. 105 (1), 013101(2014).</li>
<li>Wang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-dimensional+electrical+contact+to+a+two-dimensional+material%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">One-dimensional electrical contact to a two-dimensional material.</a> Science. 342 (6158), 614-617 (2013).</li>
<li>Bistritzer, R., MacDonald, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Moir%C3%A9+bands+in+twisted+double-layer+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Moiré bands in twisted double-layer graphene.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 108 (30), 12233-12237 (2011).</li>
<li>Uri, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Superconductivity+and+strong+interactions+in+a+tunable+moir%C3%A9+quasicrystal%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Superconductivity and strong interactions in a tunable moiré quasicrystal.</a> Nature. 620 (7975), 762-767 (2023).</li>
<li>Xia, L. -Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Topological+bands+and+correlated+states+in+helical+trilayer+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Phys%22%5BJournal%5D)">Topological bands and correlated states in helical trilayer graphene.</a> Nat Phys. 21 (2), 239-244 (2025).</li>
<li>Zhu, J., Li, T., Young, A. F., Shan, J., Mak, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantum+oscillations+in+two-dimensional+insulators+induced+by+graphite+gates%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+Lett%22%5BJournal%5D)">Quantum oscillations in two-dimensional insulators induced by graphite gates.</a> Phys Rev Lett. 127 (24), 247702(2021).</li>
<li>Jang, S. K., Youn, J., Song, Y. J., Lee, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+hexagonal+boron+nitride+as+a+gate+dielectric%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of hexagonal boron nitride as a gate dielectric.</a> Sci Rep. 6 (1), 30449(2016).</li>
<li>Kim, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((der+Waals+heterostructures+with+high+accuracy+rotational+alignment%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">der Waals heterostructures with high accuracy rotational alignment.</a> Nano Lett. 16 (3), 1989-1995 (2016).</li>
<li>Cao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Superlattice-induced+insulating+states+and+valley-protected+orbits+in+twisted+bilayer+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+Lett%22%5BJournal%5D)">Superlattice-induced insulating states and valley-protected orbits in twisted bilayer graphene.</a> Phys Rev Lett. 117 (11), 116804(2016).</li>
<li>Roberts, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Response+of+graphene+to+femtosecond+high-intensity+laser+irradiation%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+Lett%22%5BJournal%5D)">Response of graphene to femtosecond high-intensity laser irradiation.</a> Appl Phys Lett. 99 (5), 051912(2011).</li>
<li>Park, J. M., Cao, Y., Watanabe, K., Taniguchi, T., Jarillo-Herrero, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flavour+Hund%27s+coupling%2C+Chern+gaps+and+charge+diffusivity+in+moir%C3%A9+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Flavour Hund's coupling, Chern gaps and charge diffusivity in moiré graphene.</a> Nature. 592 (7852), 43-48 (2021).</li>
<li>Li, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrode-free+anodic+oxidation+nanolithography+of+low-dimensional+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Electrode-free anodic oxidation nanolithography of low-dimensional materials.</a> Nano Lett. 18 (12), 8011-8015 (2018).</li>
<li>Park, J. M., Sun, S., Watanabe, K., Taniguchi, T., Jarillo-Herrero, P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPark%2C+JM+%22Simultaneous+transport+and+tunneling+spectroscopy+of+moir%C3%A9+graphene%3A+Distinct+observation+of+the+superconducting+gap+and+signatures+of+nodal+superconductivity%22">Simultaneous transport and tunneling spectroscopy of moiré graphene: Distinct observation of the superconducting gap and signatures of nodal superconductivity</a>. , http://arxiv.org/abs/2503.16410 (2025).</li>
<li>Long, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Achieving+ultrahigh+carrier+mobility+in+two-dimensional+hole+gas+of+black+phosphorus%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Achieving ultrahigh carrier mobility in two-dimensional hole gas of black phosphorus.</a> Nano Lett. 16 (12), 7768-7773 (2016).</li>
<li>Haigh, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cross-sectional+imaging+of+individual+layers+and+buried+interfaces+of+graphene-based+heterostructures+and+superlattices%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Mater%22%5BJournal%5D)">Cross-sectional imaging of individual layers and buried interfaces of graphene-based heterostructures and superlattices.</a> Nat Mater. 11 (9), 764-767 (2012).</li>
<li>Wang, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clean+assembly+of+van+der+Waals+heterostructures+using+silicon+nitride+membranes%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Electron%22%5BJournal%5D)">Clean assembly of van der Waals heterostructures using silicon nitride membranes.</a> Nat Electron. 6 (12), 981-990 (2023).</li>
<li>Masubuchi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Autonomous+robotic+searching+and+assembly+of+two-dimensional+crystals+to+build+van+der+Waals+superlattices%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Autonomous robotic searching and assembly of two-dimensional crystals to build van der Waals superlattices.</a> Nat Commun. 9 (1), 1413(2018).</li>
<li>Mannix, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robotic+four-dimensional+pixel+assembly+of+van+der+Waals+solids%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Robotic four-dimensional pixel assembly of van der Waals solids.</a> Nat Nanotechnol. 17 (4), 361-366 (2022).</li>
</ol>

Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.

Narzucenie małego kąta skrętu między warstwami grafenu może wprowadzić znaczny nieporządek w heterostrukturze. Dlatego, aby zmaksymalizować wskaźnik sukcesu w wytwarzaniu wysokiej jakości urządzeń z supersieci grafenowo-moirowej, niezbędna jest wysoce przestrajalna konfiguracja transferu z precyzyjną kontrolą położenia, kąta i temperatury. Ponadto zidentyfikowano kilka krytycznych aspektów podczas procesu produkcyjnego: rygorystyczne kryteria wyboru płatków, wstępnie oczyszczone dolne bramki bez pęcherzyków powietrza, ab...

Kluczową siłą napędową współczesnej fizyki materii skondensowanej jest połączenie silnych korelacji i topologii w jeden przestrajalny system fizyczny. Od czasu odkrycia skorelowanych stanów izolatora1 i superconductivity2 w dwuwarstwowym grafenie skręconym pod magicznym kątem (MATBG), jego niezwykłe właściwości stymulowały rosnącą liczbę badań nad materiałami z mory3. W ostatnich latach skonstruowano i zbadano różne supersieci mory na bazie grafenu. Ta szybko rozwijająca się dziedzina ujawniła bogactwo nowych zjawisk, w tym między innymi egzotyczne skorelowane izolatory4,5,6,7,8,9, niekonwencjonalne nadprzewodnictwo10,11,12,13,14, nematicity15, and orbital ferromagnetism16,17,18.
Bogata fizyka odkryta w tych grafenowych supersieciach mory korzysta z bezprecedensowej możliwości przestrajania in situ, oferowanej przez małe kąty skrętu między warstwami grafenu. Jednocześnie wpływ na to mają również niepewności wynikające z tego dodatkowego stopnia swobody kąta skrętu. Kąt skrętu jest tworzony przez nałożenie na siebie dwóch płatków grafenu ze względnym obrotem ich osi kryształów. Aby osiągnąć reżim magicznego kąta (1°-1,2°), w którym korelacje odgrywają dominującą rolę, konieczne jest precyzyjne kontrolowanie kąta skrętu z dokładnością poniżej 0,1°. Jednak podczas procedury wytwarzania mogą zostać wprowadzone różne szkodliwe czynniki, takie jak heterostrain19,20, zaburzenie kąta skrętu21,22,23 i relaksacja kraty24,25, między innymi. Używanie niedoskonałych płatków lub brak kontroli prędkości pobierania grafenu może skutkować nadmiernym obciążeniem i zaburzeniem kątowym. Ponieważ konfiguracja małego kąta skrętu nie jest termodynamicznym stanem podstawowym, włączenie niepotrzebnych procesów przenoszenia w wysokiej temperaturze zwiększa ryzyko niepożądanego rozluźnienia sieci. Czynniki te zmniejszają wskaźnik sukcesu produkcji urządzeń do supersieci grafenu moiry i są szczególnie widoczne w reżimie magicznego kąta. Stanowią one poważne wyzwanie eksperymentalne 26 dla badaczy w tej dziedzinie, utrudniając uzyskanie urządzeń o pożądanym kącie skrętu, a nawet odtworzenie poprzednich wyników pomiarów.
W tym artykule, w celu złagodzenia powyższych wyzwań, przedstawiono zoptymalizowany, oparty na doświadczeniu i krok po kroku protokół wytwarzania wysokiej jakości urządzeń supersieci mory na bazie grafenu. Opierając się na zmodyfikowanej technice suchego transferu27,28, proces transferu jest wykonywany przy użyciu wysoce przestrajalnego, niestandardowego zestawu transferu z precyzyjną kontrolą pozycji, kąta i temperatury. Sercem tego protokołu są rygorystyczne kryteria selekcji płatków, wstępnie oczyszczone dolne bramki bez pęcherzyków powietrza, ablacja laserem grafenowym i, co najważniejsze, płynne pobieranie wstępnie pociętych płatków grafenu z prędkością submikronową w temperaturze pokojowej. Oprócz tych kluczowych aspektów omówiono również pomniejsze czynniki, które mogą mieć wpływ na wyniki eksperymentu. Mimo że prezentowany protokół wykorzystuje jako przykład skręcony grafen dwuwarstwowy, ma on zastosowanie do wszystkich rodzajów struktur supersieci mory na bazie grafenu. Szczegółowy przebieg pracy ma na celu zwiększenie dostępności do wytwarzania wysokiej jakości urządzeń z supersieci grafenowo-moirowej dla szerszej społeczności naukowej.

<table><tbody><tr><td>Platforma izolacji drgań laboratoryjnych</td><td>Minus K Technology, Inc</td><td>100BM-8</td><td>Izolacja drgań do niestandardowej konfiguracji transferu</td></tr><tr><td>Kolorowa kamera</td><td>Kamera CMOS Teledyne FLIR LLC</td><td>BFS-U3-200S6C-C</td><td>do niestandardowej konfiguracji transferu</td></tr><tr><td>Pompa membranowa</td><td>Pfeiffer Vacuum</td><td>MVP 015-2</td><td>Zapewnij moc ssania podciśnienia, aby zabezpieczyć płytkę na stoliku próbki</td></tr><tr><td>Stopień obrotu napędu bezpośredniego</td><td>Thorlabs, Inc</td><td>DDR 100</td><td>Stopień obrotowy do niestandardowej konfiguracji transferu</td></tr><tr><td>Ergonomiczny mikroskop o dużej mocy</td><td>Mitutoyo&nbsp;</td>Korpus mikroskopu <td>FS70</td><td>do niestandardowej konfiguracji transferu</td></tr><tr><td>Stolik goniometru</td><td>Thorlabs, Inc</td><td>GNL 18 i GNL 10</td><td>Kontroluj kąt nachylenia szkiełka</td></tr><tr><td>Kryształy grafitu</td><td>NGS Trading & Consulting GmbH</td><td>Flaggy Flakes</td><td>Płaskie i błyszczące kryształy grafitu do eksfoliacji grafenu</td></tr><tr><td>Laser światłowodowy superkontinuum dużej mocy</td><td>Fianium, Inc</td><td>SC-400&nbsp;</td><td>Do ablacji laserem grafenowym</td></tr><tr><td>Mikro siłowniki liniowe z wbudowanymi sterownikami</td><td>Zaber Technologies</td><td>X-NA08A25</td><td>Sterowanie stolikiem na próbki X-Y</td></tr><tr><td>Mitutoyo 10x M Plan APO Obiektyw</td><td>Mitutoyo&nbsp;</td><td>378-803-3</td><td>Obiektyw 10x używany na etapie transferu</td></tr><tr><td>Mitutoyo 2x M Plan APO Obiektyw</td><td>Mitutoyo&nbsp;</td><td>378-801-12</td><td>Obiektyw 2x używany na etapie transferu</td></tr><tr><td>Mitutoyo 50x M Plan APO Obiektyw</td><td>Mitutoyo&nbsp;</td><td>378-805-3</td><td>Obiektyw 50x używany na stopniu transferowym</td></tr><tr><td>Siłownik z napędem</td><td>Zaber Technologies</td><td>TRB12CC&nbsp;</td><td>Sterowanie stolikiem uchwytu do szkieł X-Y-Z</td></tr><tr><td>Poli(węglan bisfenolu A)</td><td>MiliporeSigma</td><td>181641-25G</td><td>Cząstki PC do wytwarzania szkiełek ze stemplami PC / PDMS</td></tr><tr><td>Wafle Prime Grade Si</td><td>NOVA Electronic Materials</td><td>FP02-61160-DO</td><td>Wafel Si domieszkowany P do złuszczania materiału 2D. Szczegółowy opis: 6" P < 100> 0,001-0,005 oma-cm 650-700&mu; m Grube wafle SSP Si klasy Prime z tylko pierwotnym płaskim i 2850 A&deg; &plusmn; 5% suchy tlenek termiczny</td></tr><tr><td>Niebieska samoprzylepna folia z tworzywa sztucznego bez silikonu</td><td>Ultron Systems, Inc</td><td>1005R/1009R</td><td>Niebieska taśma do złuszczania materiałów 2D</td></tr><tr><td>SYLGARD 184 Silikonowa kapsułka Clear</td><td>Dow Inc.</td><td>4019862</td><td>Pieczęć PDMS</td></tr><tr><td>Tryb gwintowania Sonda AFM z aluminiową powłoką odblaskową</td><td>Innovative Solutions Bulgaria Ltd</td><td>Tap300Al-G</td><td>Końcówka trybu gwintowania używana do czyszczenia końcówki</td></tr><tr><td>Ręczny stolik liniowy XY</td><td>Newport Corporation</td><td>M-462-XY</td><td>X-Y do niestandardowej konfiguracji transferu</td></tr><tr><td>XYZ ręczny stolik liniowy</td><td>Newport Corporation</td><td>M-562-XYZ</td><td>Stolik ze szklanym uchwytem na prowadnice X-Y-Z do niestandardowej konfiguracji transferu</td></tr></tbody></table>

zoptymalizowana procedura produkcji wysokiej jakości urządzeń z efektu mory superkratowej na bazie grafenu

Optimized Fabrication Procedure for High-Quality Graphene-based Moir&#233; Superlattice Devices

Sieci mory stanowią wszechstronną platformę do badania zjawisk emergentnych wynikających z wzajemnego oddziaływania silnych korelacji i topologii, oferując jednocześnie elastyczną możliwość dostrajania in situ. Jednak wytworzenie takich supersieci mory jest wyzwaniem. Trudno jest uzyskać wysoce jednorodne urządzenia z precyzyjnym kątem skrętu ze względu na niezamierzone wprowadzenie heteroodkształcenia, zaburzenia kąta skrętu i relaksacji kąta/sieci podczas procesu nanowytwarzania. W tym artykule przedstawiono zoptymalizowany, oparty na doświadczeniu protokół wytwarzania wysokiej jakości urządzeń do supersieci mory na bazie grafenu, koncentrując się na zmodyfikowanej technice suchego transferu. Proces transferu odbywa się w wysoce przestrajalnej, niestandardowej konfiguracji transferu, która umożliwia precyzyjną kontrolę pozycji, kąta i temperatury. Łącząc rygorystyczne kryteria selekcji płatków, wstępnie oczyszczone dolne bramki bez pęcherzyków powietrza i ablację laserem grafenowym, supersieć mory jest konstruowana przez celowe nakładanie skręconych płatków grafenu z prędkością submikronową w temperaturze pokojowej. Dzięki precyzyjnej kontroli procesu przenoszenia, powstałe urządzenia supersieci grafenowo-moirowej wykazują wysoką jednorodność i pożądane kąty skrętu. Ten zoptymalizowany protokół rozwiązuje istniejące wyzwania związane z wytwarzaniem urządzeń do supersieci mory na bazie grafenu i toruje drogę do dalszych postępów w szybko rozwijającej się dziedzinie materiałów morowych.

Pomiary transportu w niskich temperaturach przeprowadzono w celu charakterystyki urządzeń z supersiecią moiré grafenu. Przyjmując MATBG jako przykład, typowy wykres wachlarza Landau dla wysokiej jakości urządzenia z kątem magicznym przedstawiono na Rysunku 8A22. Współczynnik wypełnienia płaskich pasm ν = 4n/ns opisuje gęstość nośników systemu, gdzie n jest gęstością nośników, a ns = <img alt="Równanie: \(8\theta^2/\sqr...

Ten artykuł przedstawia zoptymalizowany, oparty na doświadczeniu protokół wytwarzania wysokiej jakości urządzeń z supersieci mory na bazie grafenu z precyzyjnymi kątami skrętu, wykorzystując zmodyfikowaną technikę suchego transferu opartą na wysoce przestrajalnym, niestandardowym zestawie transferu.

Zoptymalizowana procedura produkcji wysokiej jakości urządzeń z efektu mory superkratowej na bazie grafenu

Moir&#233; superlattices constitute a versatile platform to investigate emergent phenomena arising from the interplay of strong correlations and topology, ...

Nasze badania koncentrują się na kwantowych właściwościach elektronicznych materiałów dwuwymiarowych i ich heterostruktur, mając na celu odkrywanie i badanie nowych zjawisk kwantowych oraz opracowywanie nowych urządzeń elektronicznych. Jesteśmy pionierami w dziedzinie toczenia skrętnego, w której właściwości heterostruktur materiałów dwuwymiarowych zmieniają się w funkcji kąta między warstwami. Najbardziej znaczącym odkryciem była superłączność w magicznej angiografii.Osiągnięcie precyzyjnego kąta skrętu pozostaje wyzwaniem ze względu na zaburzenie odkształcenia grzałki i rozluźnienie sieci wprowadzone podczas procesu nanowytwarzania, co często prowadzi do opracowania jednorodności i ogranicza odtwarzalność w próbkach. Protokół ten odzwierciedla nasze doświadczenie w optymalizacji każdego etapu produkcji w celu poprawy jednorodności i wydajności, umożliwiając większej liczbie badaczy niezawodne budowanie wysokiej jakości urządzeń z mory grafenowej i przyspieszenie postępu w tej dziedzinie.[Narrator] Aby rozpocząć, umieść płytkę grafenową na stoliku próbki zestawu transferowego, zintegrowanym z laserem super continuum. Użyj podglądu, aby okno Inkscape było półprzezroczyste, unosząc się nad oknem kamery. Użyj funkcji rysowania krzywych BZA i linii prostych w Inkscape, aby obrysować granicę grafenu i planowane linie cięcia laserowego. Teraz włącz laser i zwiększaj intensywność, aż plamka wiązki będzie widoczna. Dostosuj stolik próbki, aby wyrównać plamkę wiązki z początkiem planowanej linii cięcia laserowego. Następnie przesuń stolik próbki, aby poprowadzić plamkę wiązki wzdłuż planowanej linii cięcia laserowego. Po wyzerowaniu intensywności lasera sprawdź linię cięcia laserowego. Powtarzaj kroki, aż wszystkie zaplanowane linie zostaną wycięte laserowo. Aby podnieść górny sześciokątny płatek azotynu boru, dostosuj orientację płatka, aż prosta krawędź będzie pionowa i umieszczona po prawej stronie. Delikatnie zaciśnij szklany szkiełko z pieczęcią PC i PDMS wewnątrz gniazda pod kątem nachylenia w dół od dwóch do trzech stopni. Przesuń gniazdo w lewo za pomocą wysuwanej tacy, aż szklane szkiełko znajdzie się nad płytką próbki, a następnie ręcznie zablokuj je na miejscu. Po ustawieniu temperatury sample stage na 50 stopni Celsjusza, włącz szklany suwak w dół za pomocą siłownika w kierunku Z. Ustaw mikroskop na folii poliwęglanowej i sprawdź czystość powierzchni. Przesuń sześciokątny płatek azotku boru do wybranego czystego obszaru i włącz suwak dalej w dół. Teraz przymocuj stempel do płytki z prędkością pięciu mikrometrów na sekundę, aż całkowicie pokryje sześciokątny płatek azotku boru, a następnie ustaw temperaturę próbki na 80 stopni Celsjusza. Gdy temperatura próbki stage osiągnie 80 stopni Celsjusza, odłącz stempel z prędkością pięciu mikrometrów na sekundę, aż czoło fali zbliży się do sześciokątnej prostej krawędzi azotynu boru, a następnie podnieś płatek ze zmniejszoną prędkością dwóch mikrometrów na sekundę. Po podniesieniu zwiększ prędkość do pięciu mikrometrów na sekundę, aby oderwać folię poliwęglanową od płytki. Wyłącz stagegrę i otwórz układ chłodzenia wodą. Gdy temperatura spadnie poniżej 45 stopni Celsjusza, zamknij układ chłodzenia wodą. Odłącz szklany suwak do końca z prędkością jednego milimetra na sekundę. Umieść wafel ze świeżo wyciętym laserowo grafenem na stoliku próbki i zlokalizuj grafen za pomocą obiektywu 10X. Dostosuj orientację płatków tak, aby linie cięcia laserowego były równoległe do sześciokątnej prostej krawędzi azotku boru. Nakreśl granicę grafenu w Inkscape, w tym linie cięcia laserowego. Teraz przesuń szkiełko z górnym sześciokątnym płatkiem azotku boru do pozycji wstępnie włączonej za pomocą stempla PC i PDMS dwa milimetry nad płytką grafenową. Wyrównaj prostą krawędź płatka ze środkiem linii cięcia laserowego, aby dopasować sześciokątny azotek boru do rysunku grafenu. Dostosuj mikroskop, aby ustawić ostrość na grafenie i wyrównać go do rysunku Inkscape. Następnie skup się na górnym płatku i przesuń szkiełko w kierunku XY, aby wyrównać je do rysunku. Po ponownym ustawieniu ostrości na płaszczyźnie ogniskowej nieco wyższej niż wstępnie przycięty grafen, włącz szkiełko w dół z prędkością 0,1 milimetra na sekundę, aż górny płatek stanie się ostry. Ponownie skoncentruj się na grafenie i ustaw prędkość na pięć mikrometrów na sekundę. Powoli zaczepiaj stempel, aż płatek stanie się z grubsza widoczny, upewniając się, że nie ma kontaktu z wafelkiem. Kontynuuj wciskanie stempla w dół, aż zetknie się z płytką. Włącz stempel z prędkością 0,5 mikrometra na sekundę, aż czoło fali zbliży się do lewej krawędzi płatka. Zmniejsz prędkość o 0,02 mikrometra na sekundę i kontynuuj zazębianie, aby zetknąć się z pierwszym kawałkiem grafenu. Gdy płatek całkowicie pokryje pierwszy kawałek grafenu i zostanie przypięty do prostej krawędzi, przerwij zazębianie. Usuń histerezę, przesuwając stolik w górę z prędkością pięciu mikrometrów na sekundę, aż czoło fali zacznie się cofać. Ustaw prędkość odłączania 0,02 mikrometra na sekundę, aby delikatnie podnieść grafen. Gdy czoło fali odsunie się od płatka, zwiększ prędkość do pięciu mikrometrów na sekundę, aby całkowicie oderwać stempel od płytki. Teraz skopiuj cały rysunek grafenowy w Inkscape i obróć go o żądany kąt skrętu. Wyrównaj drugi element grafenu na rysunku kopii z pierwszym elementem oryginalnego rysunku, aby zmaksymalizować nakładanie się. Obrócić próbkę o żądany kąt skrętu. Dopasuj pozostały grafen na płytce do skopiowanego rysunku. Skoncentruj się na górnym sześciokątnym płatku azotku boru na szkiełku podstawowym i wyrównaj go z rysunkiem. Po wyrównaniu płatków z rysunkami powtórz pokazane kroki, aby zebrać pozostały grafen. Po podniesieniu zbadaj jakość górnego stosu pod mikroskopem. Umieść wafel ze wstępnie oczyszczoną, pozbawioną pęcherzyków dolną bramką na stoliku próbki. Nakreśl granicę dolnej bramy za pomocą Inkscape. Dopasuj rysunek górnego stosu do rysunku dolnej bramki, aby umieścić skręcony dwuwarstwowy grafen na grafitowym palcu. Ustaw temperaturę stolika próbki na 160 stopni Celsjusza, aby oderwać folię poliwęglanową po enkapsulacji, a następnie załaduj szkiełko szkiełkiem z górnym stosem i przesuń go do pozycji wstępnie włączonej. Z grubsza wyrównaj zarówno dolną, jak i górną bramę do rysunków. Ustaw ostrość na dolnej bramce, a następnie lekko podnieś płaszczyznę ogniskowej. Zidentyfikuj inną środkową płaszczyznę ogniskowej między dolną bramką a górnym stosem, a następnie ustaw prędkość na pięć mikrometrów na sekundę i włącz stempel, aż górny stos będzie widoczny. Dokładnie wyrównaj oba do rysunków. Gdy stage próbki przekroczy 150 stopni Celsjusza, włącz stempel z prędkością pięciu mikrometrów na sekundę, aż czoło fali znajdzie się blisko dolnej bramki, a następnie zmniejsz prędkość do 0,5 mikrometra na sekundę. Powoli wsuń górny stos w dolną bramę. Gdy czoło fali minie górny stos, zwiększ prędkość z powrotem do pięciu mikrometrów na sekundę, aby w pełni zaczepić stempel o płytkę, a następnie odłącz stempel z prędkością pięciu mikrometrów na sekundę. Po całkowitym oddzieleniu stempla od płytki podnieś stempel do góry na trzy sekundy z prędkością pięciu mikrometrów na sekundę. Zacznij przesuwać go w kierunkach XY, aby oderwać folię poliwęglanową. Całkowicie odłącz szklany suwak z prędkością jednego milimetra na sekundę i wyjmij go z gniazda. Wyłączyć grzałkę sceniczną i włączyć system chłodzenia wodą. Gdy temperatura spadnie do temperatury pokojowej, wyjmij wafel i sprawdź pod mikroskopem optycznym. Czterokrotnie zdegenerowane wentylatory ziemne wyłoniły się zarówno z punktu neutralności ładunku, jak i z super sieciowych luk w wysokiej jakości dwuwarstwowym urządzeniu grafenowym pod magicznym kątem, rozpadając się na podwójne lub jednokrotne degeneracje przy wyższych polach magnetycznych. Dwukrotnie zdegenerowane wentylatory wylotowe z przełamaniem symetrii zostały zidentyfikowane w stanach połowicznego napełnienia, co wskazuje na skorelowane zachowanie izolacyjne. Kopuła nadprzewodząca znajdowała się pod wentylatorem wylotowym w stanie połowy wypełnienia. Pomiary rezystancji zależne od temperatury ujawniły dwie nadprzewodzące kopuły po obu stronach stanu połowicznego wypełnienia, z maksymalną temperaturą krytyczną sięgającą około 1,7 kelwina. Spośród 14 mierzonych urządzeń optymalna temperatura krytyczna osiągnęła szczyt pod kątem skrętu w pobliżu 1,08 stopnia, co jest zgodne z przewidywaniami teoretycznymi. Nieuporządkowane urządzenia w pobliżu magicznego kąta wykazywały znacznie obniżone temperatury krytyczne w porównaniu z urządzeniami wysokiej jakości, co widać w ich profilach rezystancji w stosunku do temperatury. Obserwacje te podkreślają znaczenie optymalizacji procesu produkcyjnego w celu uzyskania wysokiej jakości urządzeń Super Grid Moire na bazie grafenu.

optimized-fabrication-procedure-for-high-quality-graphene-based-moir

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Opisujemy zastosowanie pulsacyjnego osadzania laserowego (PLD), fotolitografii i technik łączenia drutów do tworzenia złożonych urządzeń tlenkowych w skali mikrometrycznej. PLD jest wykorzystywany do hodowli cienkich warstw epitaksjalnych. Wprowadza się techniki fotolitografii i łączenia drutowego w celu stworzenia praktycznych urządzeń do celów pomiarowych.

Wytwarzanie przestrzennie ograniczonych złożonych tlenków

Ten artykuł przedstawia szczegółowy protokół wytwarzania półprzewodnikowych bocznych kropek kwantowych zdefiniowanych przez bramkę na heterostrukturach arsenku galu. Te nanoskalowe urządzenia są używane do wychwytywania kilku elektronów w celu wykorzystania ich jako bitów kwantowych w kwantowym przetwarzaniu informacji lub do innych eksperymentów mezoskopowych, takich jak pomiary przewodności koherentnej.

Nanowytwarzanie bocznych kropek kwantowych GaAs/AlGaAs zdefiniowanych przez bramkę

Ten artykuł szczegółowo opisuje proces produkcji urządzenia grafenowego z możliwością przestrajania bramki, ozdobionego zanieczyszczeniami kulombowskimi do skanowania badań mikroskopią tunelową. Mapowanie przestrzennie zależnej struktury elektronowej grafenu w obecności naładowanych zanieczyszczeń ujawnia unikalne zachowanie jego relatywistycznych nośników ładunku w odpowiedzi na lokalny potencjał kulombowski.

Wytwarzanie urządzeń grafenowych z funkcją gate-tunable do badań skaningowej mikroskopii tunelowej z zanieczyszczeniami kulombowskimi

Omówiono proces produkcji i eksperymentalne techniki charakterystyki pomp jednoelektronowych opartych na kropkach kwantowych krzemowo-metalowo-tlenkowo-półprzewodnikowych.

Kropki kwantowe krzemowo-metalowo-tlenkowo-półprzewodnikowe do pompowania pojedynczych elektronów

Artykuł ma na celu wprowadzenie standardowej i niezawodnej procedury produkcji dla rozwoju przyszłej niskowymiarowej nanoelektroniki.

Standardowa i niezawodna metoda wytwarzania dwuwymiarowej nanoelektroniki

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania wielościanów 3D na bazie grafenu za pomocą samoczynnego składania podobnego do origami.

Wytwarzanie trójwymiarowych wielościanów na bazie grafenu za pomocą samoczynnego składania podobnego do origami

Przedstawiono protokół przygotowania mikrodobitkowych komórek płynnych z grafenem do mikroskopii elektronowej in situ nanokryształów złota z roztworu prekursorowego HAuCl4. Ponadto przedstawiono procedurę analizy w celu ilościowego określenia obserwowanego trawienia i dynamiki wzrostu.

Przygotowanie ciekłych komórek mikrostudzienkowych na bazie grafenu do transmisyjnej mikroskopii elektronowej in situ

Nowo opracowany mikro-wzorzysty chip z okienkami z tlenku grafenu jest wytwarzany przy użyciu technik systemów mikroelektromechanicznych, umożliwiając wydajne i wysokoprzepustowe obrazowanie kriogenicznej mikroskopii elektronowej różnych biomolekuł i nanomateriałów.

Wytwarzanie mikrowzorzystego chipa o kontrolowanej grubości do wysokoprzepustowej kriogenicznej mikroskopii elektronowej

Tutaj opisujemy protokół stosowania pojedynczej monowarstwy grafenu na siatkach mikroskopii elektronowej i jak przygotować je do użycia w określaniu struktury krioEM.

Wytwarzanie jednowarstwowych siatek pokrytych grafenem do mikroskopii krioelektronowej

W pracy przedstawiono metodologię wytwarzania bez pozostałości do wytwarzania pojedynczych płatków materiałów dwuwymiarowych i łączenia ich w złożone heterostruktury przy użyciu wyłącznie oddziaływań van der Waalsa. Technika ta eliminuje potrzebę stosowania substancji zewnętrznych i specyficznych warunków eksperymentalnych, umożliwiając złożone składanie heterostruktur poprzez procesy układania od dołu do góry, od góry do dołu i modułowe.

Wytwarzanie heterostruktur van der Waalsa w materiałach dwuwymiarowych bez pozostałości

Poznaj zoptymalizowaną procedurę produkcji wysokiej jakości urządzeń z efektu mory superkratowej na bazie grafenu. Ta metoda poprawia jednorodność i powtarzalność w nanofabrykacji materiałów kwantowych.

Zoptymalizowana procedura produkcji wysokiej jakości urządzeń z efektu mory superkratowej na bazie grafenu

Przeglądaj więcej filmów