Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Безостаточное изготовление ван-дер-ваальсовых гетероструктур из двумерных материалов

1.6K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/68540

⸱

18 июля 2025 г.

 ,  , 
1School of Mechanical and Robotics Engineering, Gwangju Institute of Science and Technology

* These authors contributed equally

В этой статье

Краткое содержание

В этом исследовании представлена методология изготовления без остатков для получения одиночных чешуек двумерных материалов и сборки их в сложные гетероструктуры с использованием только ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Этот метод устраняет необходимость во внешних веществах и специфических экспериментальных условиях, позволяя создавать сложные гетероструктурные сборки с помощью процессов «снизу вверх», «сверху вниз» и «модульного штабелирования».

Аннотация

В данной работе представлена уникальная методология, использующая ван-дер-ваальсовые взаимодействия (vdW) для изготовления одиночных чешуек двумерных (2D) материалов без остатков, которые впоследствии собираются в сложные гетероструктуры. Этот подход направлен на то, чтобы в хлопьях не было остатков, которые могли бы повлиять на их свойства и производительность. Данные атомно-силовой микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света подтверждают, что перенесенные хлопья гексагонального нитрида бора (h-BN) и дисульфида молибдена (MoS2) демонстрируют превосходную плоскостность и отсутствие деформаций, что имеет решающее значение для различных применений в электронике и оптоэлектронике. Кроме того, процессы захвата и высвобождения целевой чешуйки демонстрируются с помощью штампа без остатков, контролируемого типом приложенной силы на границе раздела, будь то нормальная или сдвиговая. Благодаря тщательному управлению движением штампа без остатков достигается успешная сборка гетероструктур h-BN/MoS2/h-BN с помощью процессов штабелирования как снизу вверх, так и сверху вниз. Кроме того, предварительно собранные гетероструктуры были модульно уложены для создания более сложной гетероструктуры, демонстрируя универсальность предложенной методологии. Эта работа не только позволяет получить одиночные чешуйки 2D-материалов без остатков, но и прокладывает путь к усовершенствованию методов изготовления в гетероструктурах vdW.

Введение

Стремительное развитие двумерных (2D) материалов значительно трансформировало многочисленные области исследований, создав беспрецедентные возможности для создания передовых устройств. Замечательные свойства этих материалов, включая исключительную электропроводность, механическую прочность и термическую стабильность, делают их идеальными кандидатами для применения в электронных и оптоэлектронных устройствах, решениях по управлению температурой, системах хранения энергии и датчиках 1,2,3,4,5,6,7,8 . Кроме того, возможность создания гетероструктур Ван-дер-Ваальса (vdW) повышает их функциональность, позволяя точно проектировать ленточные структуры и межслойные взаимодействия 9,10,11,12,13. Эта возможность может привести к созданию новых или улучшенных свойств материала, адаптированным к конкретным областям применения.

Тем не менее, работа с 2D-материалами и манипуляции с ними сопряжены со значительными трудностями, особенно с точки зрения сохранения их исключительного качества во время обработки. Остаточное загрязнение от традиционных методов изготовления может значительно нарушить целостность материалов, отрицательно сказываясь на их эксплуатационных характеристиках и надежности в устройствах14,15. Использование полимеров при изготовлении 2D-материалов часто оставляет нежелательные остатки16,17. Чтобы решить эту проблему, несколько исследователей изучили передовые методы изготовления и процессы чистого переноса для улучшения производства двухмерных материалов высокой чистоты. Wang et al. представили инновационную технику сборки, которая использует адгезию vdW для достижения чистых границ раздела в гетероструктурах графен/нитрид бора18. Основываясь на этой концепции, Wen et al. недавно применили технику сухого переноса с использованием h-BN в качестве промежуточного слоя с помощью vdW, которая позволила обеспечить чистое отделение отдельных чешуек путем бокового отслаивания слоя vdW19. В одной из предыдущих методик Pizzocchero et al. разработали метод «горячего захвата» для пакетной сборки гетероструктур, демонстрируя быстрое и высокопроизводительное производство границ раздела без блистеров путем укладки при повышенных температурах20. Кроме того, Wang et al. предложили бесполимерный подход с использованием гибких мембран из нитрида кремния, который позволяет проводить чистую сборку в условиях сверхвысокого вакуума и высокихтемператур. В то время как в предыдущих исследованиях были разработаны превосходные методы, возможность получения отдельных хлопьев без остатков и внедрение простого метода обработки остается важной. Таким образом, разработка эффективных методов обработки без остатков имеет решающее значение для максимизации потенциала 2D-материалов в практическом применении.

В предыдущей работе Lee et al. был разработан новый метод изготовления, который использует присущие vdW взаимодействия между двумерными материалами для получения одиночных чешуек и сборки гетероструктур без использования полимерных опорных слоев22. Комплексная характеризация, включающая атомно-силовую микроскопию (АСМ), просвечивающую электронную микроскопию высокого разрешения (HR-TEM), рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (XPS) и электрические измерения, подтвердила безостаточную природу как перенесенных чешуек, так и полученных гетероструктур. Основываясь на этой платформе переноса без остатков, текущая работа представляет собой подробное и ориентированное на протокол руководство, охватывающее весь процесс от экспериментальной установки до техники расширенной сборки сложных гетероструктур. В частности, подробно описывается настройка системы сухого переноса, стратегии подготовки штампов и оптимизированные процедуры получения чистых и тонких чешуек h-BN и MoS2. Эти материалы широко используются благодаря их сильной адгезии vdW и выгодным электронным свойствам 13,23,24,25. Кроме того, описаны систематические методы последовательного захвата и высвобождения без остатков, а также различные методы сборки гетероструктур, такие как процессы «сверху вниз», «снизу вверх» и «модульное штабелирование».

Статья организована следующим образом: в шагах 1 и 2 подробно описывается конструкция системы сухого переноса и изготовление двух типов штампов, которые включают в себя штамп предварительного отслаивания и ленточный штамп. На шаге 3 описан процесс производства хлопьев без остатков с использованием этих штампов. Шаги 4 и 5 описывают процедуры вертикальной укладки с помощью штампа без остатков, что позволяет создавать сложные гетероструктуры. Наконец, на шаге 6 представлена техника сжатия AFM-наконечника для выборочного удаления межфазных волдырей, тем самым улучшая качество межфазных поверхностей после сборки. В целом, эти протоколы направлены на обеспечение универсальной и воспроизводимой методологии для изготовления чистых и высококачественных 2D-гетероструктур.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

Подробная информация о расходных материалах и оборудовании, использованных в данном исследовании, приведена в Таблице материалов.

1. Контрольно-измерительные приборы для производства без остатков

ПРИМЕЧАНИЕ: Изготовление 2D-материалов без остатков выполняется в условиях окружающей среды с использованием индивидуальной установки сухого переноса. Установка состоит из трех основных компонентов: специализированного оптического микроскопа, предметного столика по оси XY и манипулятора штампов по оси XYZ (рис. 1A). Эти компоненты установлены на антивибрационном столе для минимизации внешних помех во время работы. Настройка контролируется вручную.

  1. Оптический микроскоп: Оснастите специализированный коммерческий оптический микроскоп объективами с большим рабочим расстоянием (5×, 10×, 20×, 50× и 100×) и цифровой камерой для достижения соответствующего увеличения и достаточного пространства для обработки. Подключите камеру к компьютеру, подтвердив совместимость с программным обеспечением для сбора данных.
  2. Столик для образца по оси XY: Соберите два этапа линейного перемещения для облегчения точной настройки предметного столика образца в направлениях X и Y. Кроме того, установите плоский держатель образца, чтобы правильно разместить образец над предметным столиком (рисунок 1B).
  3. Манипулятор штампов по оси XYZ: Соберите три ступени линейного перемещения с монтажной пластиной под прямым углом, чтобы создать манипулятор по оси XYZ с точной регулировкой. Затем с помощью дополнительной монтажной пластины под прямым углом и магнитной пластины надежно закрепите штамп с помощью магнита (рис. 1C).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Манипулятор должен быть установлен достаточно близко к предметному столику, чтобы обеспечить достаточный доступ к штампу. Кроме того, столик для перевода способен перемещаться более чем на 2 см в направлении оси Z.

2. Подготовка штампа

ПРИМЕЧАНИЕ: Размер куска ленты, используемого для создания штампов, не оказывает существенного влияния на процесс. Кроме того, рекомендуется снимать покровную пленку непосредственно перед использованием штампа для обеспечения надежной адгезии.

  1. Подготовьте двухсторонний скотч-штамп (предотслаивающий штамп).
    1. Отрежьте кусок двусторонней каптоновой ленты прямоугольной формы размером 4 мм × 5 мм (рисунок 2А).
    2. Прикрепите кусок двустороннего скотча к среднему краю предметного стекла, а затем снимите укрывную пленку (рисунок 2В).
  2. Подготовьте односторонний ленточный штамп (ленточный штамп).
    1. Отрежьте кусок одностороннего скотча в форме ромба, с каждой стороной 5-6 мм в длину (рисунок 2В).
    2. Сделайте его идентичным двустороннему клейму скотча, описанному в шаге 2.1.
    3. Прикрепите кусок одностороннего скотча клейкой стороной вверх, следя за тем, чтобы узкая вершина выступала на 1 мм за край предметного стекла, на двусторонний скотч (Рисунок 2D).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Поскольку односторонняя лента выходит за край предметного стекла, была выбрана лента с высокой жесткостью, чтобы свести к минимуму изгиб при использовании штампа.
    4. Снимите защитную пленку, чтобы обнажить клейкую поверхность одностороннего скотча.

3. Изготовление безостаточной области и одиночной чешуйки

  1. Проведите процесс предварительного отшелушивания на объемном кристалле.
    1. Подготовьте кусочек объемного хрусталя с помощью ватной палочки и лезвия бритвы.
    2. Прикрепите кристалл к клейкой поверхности штампа для предварительного отслаивания (Рисунок 3А). Затем поместите еще один штамп предварительного отшелушивания поверх кристалла, чтобы создать конфигурацию сэндвича.
      ПРИМЕЧАНИЕ: При использовании штампов предварительной эксфолиации крайне важно убедиться, что вся поверхность объемного кристалла равномерно прилегает к штампу, что имеет решающее значение для получения большой и плоской поверхности после процесса отслаивания.
    3. Аккуратно отшелушите и повторите этот процесс от 3 до 5 раз, пока не получите чистый и однородный кристалл толщиной до микрона (Рисунок 3B).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Количество итераций, необходимых в процессе отшелушивания, должно повторяться до тех пор, пока не будет получен достаточно однородный и тонкий предварительно отслоенный кристалл. Этот процесс определяет толщину и качество области без остатков, которая будет получена впоследствии.
  2. Подготовьте чистую подложку из диоксида кремния/кремния (SiO2/Si).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы свести к минимуму вероятность появления внешних остатков, состояние очищенной подложки перед использованием было проверено с помощью 100-кратного оптического микроскопа. Для визуальной идентификации тонких 2D-материалов рекомендуется использовать SiO2 толщиной 300 нм.
    1. Термически выращенную пластину SiO2/Si толщиной 300 нм разрежьте на кусочки размером от 1 см × 1 см с помощью межфланцевого резака.
    2. Погрузите подложки в высокочистый электронный ацетон и обработайте ультразвуком в течение 2 минут с помощью ультразвукового очистителя.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Очистка с помощью ацетона ультразвуком выполняется внутри вытяжного шкафа.
    3. Промойте основания сверхчистой деионизированной водой.
    4. Высушите основания с помощью удара азотом, а затем поместите их на горячую пластину, установленную при температуре выше 100 °C, на срок не менее 5 минут, чтобы предотвратить попадание остатков растворителя.
    5. Проведите кислородную плазменную обработку с расходом газообразного кислорода 100 куб. см, базовым давлением 1 × 10-2 торр и мощностью 100 Вт. Стабилизируйте поток газа в течение 60 с, нанесите плазму на 10 с, затем продувка в течение 20 с и вентиляция еще на 20 с.
  3. Приобретите область без остатков (Видео 1).
    ПРИМЕЧАНИЕ: На видео 1 показано получение участка без остатка из предварительно отслоившегося h-BN. На рисунке 2Е представлен пример изображения прибора, чтобы помочь понять процесс. Причина, по которой кусочек ленты крепится к среднему краю предметного стекла, заключается в минимизации помех между предметным столиком и манипулятором штампа (расстояние ≈ 1 см).
    1. Поместите предварительно отслоившийся кристалл на предметный столик для образца.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Все образцы, загруженные в держатель образцов, прикрепляются двусторонним скотчем.
    2. Закрепите ленточный штамп с углом наклона не менее 5° на магнитной пластине манипулятора штампов с помощью магнита. Наклон штампа достигается за счет использования стека стекла в качестве опоры на обратной стороне штампа (рис. 2E).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Этот наклон постоянно используется во всех процессах, связанных с ленточным штампом.
    3. Выровняйте клеймо ленты над предварительно отслоившимся кристаллом, отрегулировав предметный столик образца.
    4. Прикрепите клеймо ленты к верхней поверхности кристалла, отрегулировав манипулятор штампа в направлении -Z (рисунок 3C).
    5. Аккуратно отшелушите тонкую область без остатков, отрегулировав манипулятор штампа в направлении +Z (Рисунок 3D).
      ПРИМЕЧАНИЕ: При отшелушивании участка без остатков одновременное перемещение предметного столика в направлении +X приводит к более стабильной производительности обработки за счет снижения натяжения, прилагаемого к отшелушивающему материалу, что способствует получению большего количества участков без остатков. Кроме того, только участки, не соприкасающиеся с лентой, считаются участками без остатков.
  4. Получение одиночных хлопьев без остатков и штампа без остатков (Видео 2 и Видео 3).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Видео 2 и видео 3 демонстрируют процесс получения без остатка одиночных хлопьев h-BN и MoS2 соответственно.
    1. Поместите очищенную подложку на предметный столик для образца.
    2. Прочно приклейте участок без остатков к подложке, отрегулировав манипулятор штампа в направлении -Z (рис. 3E).
    3. Отшелушите одиночную чешуйку, отрегулировав манипулятор штампа в направлении +Z (Рисунок 3F).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Чешуйка отслаивается за счет взаимодействия vdW с подложкой. Аналогично процессу получения области без остатков, описанному в шаге 3.3.5, целесообразно одновременно перемещать стадию образца в направлении +X для облегчения расслоения хлопьев без остатков. Область без остатков может быть использована для многократного получения отдельных хлопьев. Кроме того, оставшаяся свободная от остатков область служит штампом без остатков, используемым для манипуляций с чешуйками.

4. Принципы работы с целевыми чешуйками: процессы захвата и отпускания

  1. Подхватите целевую чешуйку с помощью штампа без остатка.
    1. Совместите штамп без остатков с целевой чешуйкой, отрегулировав манипулятор штампов.
    2. Соприкоснитесь с неостатковым штампом на частичном участке целевой чешуйки, перемещая манипулятор штампа в направлении -Z (рис. 4A).
    3. Поднимите целевую чешуйку с помощью штампа без остатков, осторожно отрегулировав штамп в направлении +Z (рис. 4B).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Энергия адгезии vdW между 2D-материалами выше, чем между SiO2 и 2D-материалами, что позволяет осуществлять процесс захвата.
  2. Выпустите целевую чешуйку на подложку.
    1. Поместите очищенную подложку на предметный столик для образца.
    2. Выровняйте взятую чешуйку по целевому положению, отрегулировав манипулятор штампа.
    3. Плотно соприкоснитесь всей площадью целевого чешуйки с подложкой, отрегулировав манипулятор штампа в направлении -Z (рисунок 4C).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что обеспечен достаточный контакт с свободным от следов участком штампа, при этом участок ленты остается нетронутым, чтобы предотвратить образование ненужных остатков.
    4. Уложите целевую чешуйку из безостаточного штампа, отрегулировав манипулятор штампа в направлении +X (рисунок 4D).
      ПРИМЕЧАНИЕ: В процессе высвобождения используется движение в направлении -X для приложения поперечной силы на границе vdW между 2D-материалами, что приводит к сверхсмазывающей способности. Кроме того, одновременное перемещение предметного столика образца в направлении -X способствует более плавному выполнению процесса освобождения.

5. Изготовление безостаточных сборок гетероструктуры vdW

ПРИМЕЧАНИЕ: Все процессы забора и отпуска выполняются в соответствии с разделом 4 с использованием штампа MoS2 без остатков. Используются синтетические кристаллы MoS2 (рост зоны потока) и кристаллы h-BN (рост наковальни высокого давления).

  1. Выполните шаг 3 для получения необходимых одиночных чешуек MoS2 и h-BN, а также штампа без остатков.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Все отдельные чешуйки намеренно расположены близко к подложке для визуализации на видео 4.
  2. Соберите гетероструктуру h-BN/MoS2/h-BN с помощью процесса укладки снизу вверх, называемого Hetero A (Видео 4).
    1. Возьмите чешуйки MoS2 с безостаточным штампом MoS2 .
      ПРИМЕЧАНИЕ: Энергия адгезии vdW между 2D-материалами выше, чем между SiO2 и 2D-материалами, что позволяет успешно сочетать целевую чешуйку и безостаточный штамп с любым сочетанием h-BN и MoS2.
    2. Выпустите его на чешуйку h-BN, таким образом собрав структуру MoS2/h-BN.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Если часть верхнего слоя находится в контакте с подложкой из SiO2 во время сборки, можно добиться более стабильного высвобождения. И наоборот, если верхний слой не может контактировать с подложкой, между верхним и нижним слоями также может возникнуть чрезмерная смазывающая способность. В этом контексте важно свести к минимуму площадь перекрытия между штампом без остатков и целевой чешуйкой в процессе захвата, чтобы обеспечить эффективное освобождение.
    3. Возьмите еще одну чешуйку h-BN и выпустите ее на структуру MoS2/h-BN (Рисунок 5).
  3. Соберите гетероструктуру h-BN/MoS2/h-BN с помощью нисходящего процесса штабелирования, называемого Hetero B (видео 5).
    1. Возьмите чешуйки h-BN с помощью штампа MoS2 без остатка.
    2. Используйте собранную чешуйку h-BN, чтобы покрыть чешуйку MoS2 , а затем возьмите чешуйку MoS2 вместе с уже подобранной чешуйкой h-BN, образуя структуру h-BN/MoS2 .
    3. Выпустите объединенную структуру на другую чешуйку h-BN (Рисунок 6).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для облегчения последующего процесса модульного штабелирования один слой гетероструктуры был специально спроектирован таким образом, чтобы иметь достаточно большую площадь для процесса захвата.
  4. Соберите Hetero A и Hetero B в виде шестислойной гетероструктуры с помощью модульного процесса штабелирования (Видео 6).
    1. Соберите весь Hetero B с помощью штампа без остатка.
    2. Отпустите гетеро В на гетеро А.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Объединение двух гетероструктур приводит к разборке из-за контакта друг с другом. Поэтому рекомендуется выполнять процесс освобождения с одной попытки. Кроме того, перемещение предметного столика в направлении -X повышает производительность процесса модульного штабелирования.

6. Техника сжатия АСМ-наконечника

ПРИМЕЧАНИЕ: Этот метод является дополнительным процессом, предназначенным для улучшения сборки, и служит в качестве метода постобработки для удаления волдырей или загрязнений, образовавшихся на гетерогранице.

  1. Оснастите силиконовый наконечник с высокой пружинной постоянной.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Бесконтактный наконечник хорошо подходит для процесса сжатия.
  2. Загрузите образец на столик АСМ.
  3. Установите соответствующее приложенное усилие с частотой сканирования 1 Гц и коэффициентом усиления сервопривода по оси Z равным 1. Рекомендуется постепенно увеличивать силу, начиная с низкого значения (например, от 5 нН до 2000 нН).
  4. Постепенно увеличивайте прилагаемое усилие с 30 нН до 1000 нН в процессе сжатия. Отрегулируйте диапазон сканирования так, чтобы он охватывал весь гетероинтерфейс, простираясь до краев каждой чешуйки, чтобы обеспечить полное удаление волдырей.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Оптимальное усилие для процесса сжатия варьируется в зависимости от толщины образца и состояния границы раздела.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Описанный здесь протокол позволяет изготавливать одиночные чешуйки без остатков и сложные гетероструктурные сборки с использованием исключительно vdW-взаимодействий. В предыдущем исследовании были проведены всесторонние характеристики морфологии поверхности, химического состава и электрических свойств хлопьев MoS2 без остатков22. Как показано на рисунке 7, HR-TEM был использован для изучения структуры поверхности на атомном ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Использование взаимодействий vdW и управление направлением приложенных сил на интерфейсе vdW позволяет собирать различные структуры, от одиночных чешуек без остатков до гетероструктур. В отличие от других подходов, этот метод устраняет необходимость в сложной инфраструктуре, строгих производственных процессах и экспериментальных переменных, таких как воздействие полимеров, растворителей иликолебаний температуры. Помимо изготовлен...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Это исследование было поддержано грантом Национального исследовательского фонда (NRF) Кореи, финансируемым правительством Кореи (Министерством науки и ИКТ) (RS-2022-NR070247 и RS-2023-00218908), и грантом GIST-MIT Research Collaboration, финансируемым GIST.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Атомно-силовой микроскопПарковые системыХЕ-100
Конфокальный рамановский микроскопХорибаЭволюция LabRAM HR
Контактный режим AFM tip НаносенсорыPPP-CONTSCRДля измерения контактного режима, постоянная пружины: 0,2 Н/м 
Цифровой фотоаппаратСОНИE3ISPM06300KPB
Двухсторонняя каптоновая лентаДэхён СТСТ-930НДля крепления одностороннего скотча к предметному стеклу
Кристалл h-BN2D полупроводникиБЛК-хБНРост клеток наковальни высокого давления
Кристалл MoS22D полупроводникиБЛК-МоС2-СИНСинтетический кристалл, рост зоны потока
Бесконтактный режим AFM tip НаносенсорыГЧП-НЦПЧДля наносжатия, высокая постоянная пружины: 42 Н/м
Оптический микроскопОЛИМПБХ51
Плазменные системы ФемтонаукаМИЛЫЙ-1МП/РДля лечения кислородной плазмой
Односторонняя лентаНитто ДенкоRevalpha RA-98LS(N)Лента высокой жесткости
Ультразвуковой очистительБрэнсон5510E-DTH

Ссылки

  1. Piacentini, A., et al. Stable Al2O3 encapsulation of MoS2-FETs enabled by CVD grown h-BN. Adv Electron Mater. 8 (9), 2200123(2022).
  2. Wu, Y., et al. scaled graphene transistors on diamond-like carbon. Nature. 472 (7341), 74-78 (2011).
  3. Zhang, S., et al. Memristors based on two-dimensional h-BN materials: synthesis, mechanism, optimization and application. NPJ 2D Mater Appl. 8 (1), 81(2024).
  4. Xia, F., Mueller, T., Lin, Y., Valdes-Garcia, A., Avouris, P. Ultrafast graphene photodetector. Nat Nanotechnol. 4 (12), 839-843 (2009).
  5. Lopez-Sanchez, O., Lembke, D., Kayci, M., Radenovic, A., Kis, A. Ultrasensitive photodetectors based on monolayer MoS2. Nat Nanotechnol. 8 (7), 497-501 (2013).
  6. Yan, Z., Liu, G., Khan, J. M., Balandin, A. A. Graphene quilts for thermal management of high-power GaN transistors. Nat Commun. 3 (1), 827(2012).
  7. Acerce, M., Voiry, D., Chhowalla, M. Metallic 1T phase MoS2 nanosheets as supercapacitor electrode materials. Nat Nanotechnol. 10 (4), 313-318 (2015).
  8. He, Q., et al. Fabrication of flexible MoS2 thin-film transistor arrays for practical gas-sensing applications. Small. 8 (19), 2994-2999 (2012).
  9. Geim, A. K., Grigorieva, I. Van der Waals heterostructures. Nature. 499 (7459), 419-425 (2013).
  10. Bellus, M. Z., et al. Type-I van der Waals heterostructure formed by MoS2 and ReS2 monolayers. Nanoscale Horiz. 2 (1), 31-36 (2017).
  11. Hong, X., et al. Ultrafast charge transfer in atomically thin MoS2/WS2 heterostructures. Nat Nanotechnol. 9 (9), 682-686 (2014).
  12. Yan, R., et al. Esaki diodes in van der Waals heterojunctions with broken-gap energy band alignment. Nano Lett. 15 (9), 5791-5798 (2015).
  13. Withers, F., et al. Light-emitting diodes by band-structure engineering in van der Waals heterostructures. Nat Mater. 14 (3), 301-306 (2015).
  14. Dong, W., Dai, Z., Liu, L., Zhang, Z. Toward clean 2D materials and devices: Recent progress in transfer and cleaning methods. Adv Mater. 36 (22), 2303014(2024).
  15. Liu, H., Zhao, J., Ly, T. H. Clean transfer of two-dimensional materials: A comprehensive review. ACS Nano. 18 (18), 11573-11597 (2024).
  16. Pettes, M. T., Jo, I., Yao, Z., Shi, L. Influence of polymeric residue on the thermal conductivity of suspended bilayer graphene. Nano Lett. 11 (3), 1195-1200 (2011).
  17. Mondal, A., et al. Low Ohmic contact resistance and high on/off ratio in transition metal dichalcogenides field-effect transistors via residue-free transfer. Nat Nanotechnol. 19 (1), 34-43 (2024).
  18. Wang, L., et al. One-dimensional electrical contact to a two-dimensional material. Science. 342 (6158), 614-617 (2013).
  19. Wen, S., et al. Contamination-free assembly of two-dimensional van der Waals heterostructures toward high-performance electronics and optoelectronics. Appl Mater Today. 43, 102657(2025).
  20. Pizzocchero, F., et al. The hot pick-up technique for batch assembly of van der Waals heterostructures. Nat Commun. 7 (1), 11894(2016).
  21. Wang, W., et al. Clean assembly of van der Waals heterostructures using silicon nitride membranes. Nat Electron. 6 (12), 981-990 (2023).
  22. Lee, M., et al. Residue-free fabrication of 2D materials using van der Waals interactions. Adv Mater. 37 (21), 2418669(2025).
  23. Lee, G. -H., et al. Flexible and transparent MoS2 field-effect transistors on hexagonal boron nitride-graphene heterostructures. ACS Nano. 7 (9), 7931-7936 (2013).
  24. Lee, G. -H., et al. Highly stable, dual-gated MoS2 transistors encapsulated by hexagonal boron nitride with gate-controllable contact, resistance, and threshold voltage. ACS Nano. 9 (7), 7019-7026 (2015).
  25. Rokni, H., Lu, W. Direct measurements of interfacial adhesion in 2D materials and van der Waals heterostructures in ambient air. Nat Commun. 11 (1), 5607(2020).
  26. Eda, G., et al. Photoluminescence from chemically exfoliated MoS2. Nano Lett. 11 (12), 5111-5116 (2011).
  27. Ma, Z., et al. Control of hexagonal boron nitride dielectric thickness by single-layer etching. J Mater Chem C. 7 (21), 6273-6278 (2019).
  28. Peimyoo, N., et al. Laser-writable high-k dielectric for van der Waals nanoelectronics. Sci Adv. 5 (1), eaau0906(2019).
  29. Liang, J., et al. Impact of post-lithography polymer residue on the electrical characteristics of MoS2 and WSe2 field effect transistors. Adv Mater Interfaces. 6 (3), 1801321(2019).
  30. Xiao, S., et al. Atomic-layer soft plasma etching of MoS2. Sci Rep. 6, 19945(2016).
  31. Koperski, M., Vaclavkova, D., Watanabe, K., Taniguchi, T., Novoselov, K. S., Potemski, M. Midgap radiative centers in carbon-enriched hexagonal boron nitride. Proc Natl Acad Sci. 117 (24), 13214-13219 (2020).
  32. Li, H., et al. From bulk to monolayer MoS2: Evolution of Raman scattering. Adv Funct Mater. 22 (7), 1385-1390 (2012).
  33. Bampoulis, P., Teernstra, V. J., Lohse, D., Zandvliet, H. J. W., Poelsema, B. Hydrophobic Ice Confined between Graphene and MoS2. J Phys Chem C. 120 (47), 27079-27084 (2016).
  34. Ghorbanfekr-Kalashami, H., Vasu, K. S., Nair, R. R., Peeters, F. M., Neek-Amal, M. Dependence of the shape of graphene nanobubbles on trapped substance. Nat Commun. 8 (1), 15844(2017).
  35. Haigh, S. J., et al. Cross-sectional imaging of individual layers and buried interfaces of graphene-based heterostructures and superlattices. Nat Mater. 11 (9), 764-767 (2012).
  36. Purdie, D. G., Pugno, N. M., Taniguchi, T., Watanabe, K., Ferrari, A. C., Lombardo, A. Cleaning interfaces in layered materials heterostructures. Nat Commun. 9 (1), 5387(2018).
  37. Rosenberger, M. R., et al. Nano-"Squeegee" for the creation of clean 2D material interfaces. ACS Appl Mater Interfaces. 10 (12), 10379-10387 (2018).
  38. Hanbicki, A. T., et al. Double indirect interlayer exciton in a MoSe2/WSe2 van der Waals heterostructure. ACS Nano. 12 (5), 4719-4726 (2018).
  39. Liu, Y., et al. Interlayer friction and superlubricity in single-crystalline contact enabled by two-dimensional flake-wrapped atomic force microscope tips. ACS Nano. 12 (8), 7638-7646 (2018).
  40. Li, H., et al. Superlubricity between MoS2 monolayers. Adv Mater. 29 (27), 1701474(2017).
  41. Tian, J., et al. Tribo-Induced interfacial material transfer of an atomic force microscopy probe assisting superlubricity in a WS2/graphene heterojunction. ACS Appl Mater Interfaces. 12 (3), 4031-4040 (2020).
  42. Liang, D., et al. First-principles study of superlubricity of two-dimensional graphene/WS2 heterostructures. Tribol Lett. 73 (1), 1-9 (2025).
  43. Li, H., et al. Superlubricity of molybdenum disulfide film. Surf Sci Technol. 1 (1), 27(2023).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

Сборка гетероструктургексагональный нитрид борадисульфид молибденаатомно-силовая микроскопиярамановская спектроскопияпросвечивающая электронная микроскопияпослойное наслоение снизу вверх
Безостаточное изготовление ван-дер-ваальсовых гетероструктур из двумерных материалов
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.