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

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.