Оптимизированная процедура изготовления высококачественных устройств с муаровой сверхрешеткой на основе графена

Наши исследования сосредоточены на квантовых электронных свойствах двумерных материалов и их гетероструктур, с целью открытия и изучения новых квантовых явлений и разработки новых электронных устройств. Мы стали пионерами в области поворотных поворотов, где свойства гетероструктур двумерных материалов изменяются в зависимости от угла между слоями. Самым впечатляющим открытием стала сверхсвязность в магической ангиографии.

Достижение точного угла закручивания остается сложной задачей из-за деформации нагревателя и ослабления решетки, вносимых в процессе нанопроизводства, что часто приводит к разработке однородности и ограничению воспроизводимости образцов. Этот протокол отражает наш опыт оптимизации каждого этапа изготовления для повышения однородности и выхода продукции, что позволяет большему количеству исследователей надежно создавать высококачественные графеново-муаровые устройства и ускорять прогресс в этой области.

[Рассказчик] Для начала поместите графеновую пластину на предметный столик передаточной установки, интегрированную с суперконтинуумным лазером. Используйте функцию «Смотреть сквозь него», чтобы сделать окно Inkscape полупрозрачным, парящим над окном камеры. Используйте функцию рисования кривых и прямых линий BZA в Inkscape, чтобы очертить границу графена и планируемые линии лазерной резки. Теперь включите лазер и увеличивайте интенсивность до тех пор, пока не станет видно пятно луча. Отрегулируйте этап образца, чтобы выровнять пятно луча с началом запланированной линии лазерной резки. Затем переместите столик образца, чтобы направить пятно луча вдоль запланированной линии лазерной резки. После обнуления интенсивности лазера осмотрите линию лазерной резки. Повторяйте шаги до тех пор, пока все запланированные линии не будут вырезаны лазером. Чтобы подобрать верхнюю шестиугольную чешуйку из нитрита бора, отрегулируйте ориентацию чешуйки до тех пор, пока прямой край не станет вертикальным и не будет расположен с правой стороны. Аккуратно зажмите предметное стекло с помощью ПК и штампа PDMS внутри гнезда под углом наклона вниз два-три градуса. Сдвиньте гнездо влево с помощью скользящего лотка до тех пор, пока стеклянное стекло не окажется над пластиной образца, затем вручную зафиксируйте его на месте. Установив температуру предметного столика на 50 градусов Цельсия, зафиксируйте предметное стекло вниз с помощью привода направления Z. Наведите микроскоп на пленку поликарбоната и проверьте чистоту поверхности. Переместите шестиугольную чешуйку нитрида бора на выбранную чистую область и зафиксируйте предметное стекло дальше вниз. Теперь зафиксируйте штамп на пластине со скоростью пять микрометров в секунду, пока он полностью не покроет шестиугольную чешуйку нитрида бора, затем установите температуру предметного стола образца на 80 градусов Цельсия. После того как температура предметного стола образца достигнет 80 градусов Цельсия, разъединяйте штамп со скоростью пять микрометров в секунду до тех пор, пока волновой фронт не приблизится к прямому краю гексагонального нитрита бора, затем подхватите чешуйку с уменьшенной скоростью два микрометра в секунду. После захвата увеличьте скорость до пяти микрометров в секунду, чтобы отделить поликарбонатную пленку от пластины. Выключите подогреватель сцены и откройте систему водяного охлаждения. Когда температура опустится ниже 45 градусов по Цельсию, закройте систему водяного охлаждения. Отсоедините предметное стекло до упора вверх со скоростью один миллиметр в секунду. Поместите пластину с только что вырезанным лазером графеном на предметный столик и найдите графен с помощью объектива 10X. Отрегулируйте ориентацию чешуек так, чтобы линии лазерной резки были параллельны прямому краю шестиугольного нитрида бора. Наметьте границу графена в Inkscape, включая линии лазерной резки. Теперь переместите предметное стекло с верхней шестиугольной чешуйкой нитрида бора в предварительно зацепленное положение с помощью ПК и штампа PDMS на два миллиметра над графеновой пластиной. Совместите прямую кромку чешуйчатой кромки с центром линии лазерной резки, чтобы она соответствовала шестиугольному нитриду бора с рисунком графена. Настройте микроскоп так, чтобы сфокусироваться на графене, и выровняйте его по рисунку Inkscape. Затем сосредоточьтесь на верхней чешуйке и переместите предметное стекло в направлении XY, чтобы выровнять его по рисунку. После перефокусировки на фокальной плоскости, немного превышающей предварительно вырезанный графен, включите предметное стекло вниз со скоростью 0,1 миллиметра в секунду до тех пор, пока верхняя чешуйка не окажется в фокусе. Перефокусируйтесь на графене, и установите скорость на пять микрометров в секунду. Медленно задействуйте штамп, пока чешуйка не станет примерно видимой, не допуская при этом контакта с пластиной. Продолжайте зацеплять штамп вниз, пока он не соприкоснется с пластиной. Задействуйте штамп со скоростью 0,5 микрометра в секунду, пока волновой фронт не приблизится к левому краю чешуйки. Уменьшите скорость до 0,02 микрометра в секунду и продолжайте контактировать с первой графеновой деталью. Как только чешуйка полностью покроет первый графеновый кусок и будет закреплена на прямом краю, прекратите зацепление. Устраните гистерезис, перемещая столик вверх со скоростью пять микрометров в секунду до тех пор, пока волновой фронт не начнет втягиваться. Установите скорость разъединения 0,02 микрометра в секунду, чтобы аккуратно захватывать графен. Когда волновой фронт отойдет от чешуйки, увеличьте скорость до пяти микрометров в секунду, чтобы полностью отделить штамп от пластины. Теперь скопируйте весь рисунок графена в Inkscape, и поверните его на нужный угол поворота. Выровняйте вторую часть графена на чертеже копии с первой деталью на исходном чертеже, чтобы максимально перекрыть. Поверните образец на нужный угол закручивания. Выровняйте оставшийся графен на пластине по скопированному чертежу. Сосредоточьтесь на верхней шестиугольной чешуйке нитрида бора на предметном стекле и выровняйте ее по рисунку. После выравнивания чешуек по чертежам повторите показанные шаги, чтобы подобрать оставшийся графен. После того, как вы возьмете в руки, проверьте качество верхнего стека под микроскопом. Поместите пластину с предварительно очищенным нижним затвором без пузырьков на предметный столик для образца. Наметьте границу нижних ворот с помощью Inkscape. Выровняйте рисунок верхнего стека по рисунку нижнего затвора, чтобы поместить скрученный двухслойный графен на графитовый палец. Установите температуру предметного столика на 160 градусов Цельсия, чтобы оторвать поликарбонатную пленку после герметизации, затем загрузите предметное стекло с верхней стопкой и переместите ее в исходное положение. Примерно выровняйте нижний и верхний стек по чертежам. Сфокусируйтесь на нижнем затворе, затем немного приподнимите фокальную плоскость. Определите еще одну среднюю фокальную плоскость между нижним затвором и верхним стеком, затем установите скорость на пять микрометров в секунду и задействуйте штамп, пока не станет виден верхний стек. Точно выровняйте оба по чертежам. Когда ступень образца поднимется выше 150 градусов Цельсия, задействуйте штамп со скоростью пять микрометров в секунду, пока волновой фронт не приблизится к нижнему затвору, затем уменьшите скорость до 0,5 микрометра в секунду. Медленно установите верхний стек на нижнюю заслонку. Как только волновой фронт пройдет верхнюю стопку, увеличьте скорость до пяти микрометров в секунду, чтобы полностью зафиксировать штамп на пластине, затем отсоедините штамп со скоростью пять микрометров в секунду. После полного отделения штампа от пластины поднимите штамп вверх на три секунды со скоростью пять микрометров в секунду. Начните перемещать его в направлениях XY, чтобы оторвать поликарбонатную пленку. Полностью отсоедините предметное стекло со скоростью один миллиметр в секунду и извлеките его из гнезда. Выключите нагреватель сцены и активируйте систему водяного охлаждения. Как только температура упадет до комнатной, извлеките пластину и осмотрите под оптическим микроскопом. Четырехкратные вырожденные вентиляторы вышли из точки нейтральности заряда и зазоров сверхрешетки в высококачественном устройстве с магическим углом скрученного двухслойного графена, распадаясь на двойные или однократные вырождения при более высоких магнитных полях. Нарушенные в два раза вырожденные вырожденные вентиляторы были идентифицированы при наполовину заполненных состояниях, что указывает на коррелированное изоляционное поведение. Сверхпроводящий купол был расположен под наземным вентилятором примерно в состоянии наполовину заполнения. Измерения сопротивления, зависящего от температуры, выявили два сверхпроводящих купола с обеих сторон от состояния полузаполнения, при этом максимальная критическая температура достигала примерно 1,7 Кельвина. Среди 14 измеренных приборов оптимальная критическая температура достигла пика под углом закручивания около 1,08 градуса, что согласуется с теоретическими прогнозами. Неупорядоченные устройства вблизи магического угла демонстрировали значительно более низкие критические температуры по сравнению с высококачественными устройствами, что видно по их профилям сопротивления в зависимости от температуры. Эти наблюдения подчеркивают важность оптимизации процесса изготовления для получения высококачественных устройств с суперрешеткой Moire на основе графена.