공기 민감한 2 차원 재료의 큰 얇은 조각 토닝과 글러브 외부 분석에 대 한 안전 하 게 그들을 수송 하는 방법을 제시 합니다.
우리가 생산 하 고 공기에 민감한 2 차원 재료의 큰, 얇은 조각 분석 방법을 설명 합니다. 얇은 조각 레이어 또는 반 데르 발스 결정 있는 레이어는 벗 겨 접착 테이프를 사용 하 여 대량 크리스탈 기계 각 질 제거를 사용 하 여 생산 됩니다. 이 방법은 생성 높은-품질 조각, 하지만 그들은 종종 작은 특히 검은색 인 등 상대적으로 높은 분열 에너지와 재료에 대 한 찾기 어려울 수 있습니다. 기판 및 테이프를가 열, 기판에 2 차원 재료 접착, 승진 그리고 플레이크 항복으로 10 배까지 증가 시킬 수 있다. 각 질 제거, 후 이미지 또는 그렇지 않으면 이러한 조각을 분석 하는 데 필요한 하지만 일부 2 차원 자료 산소 또는 물에 민감한 때 떨어집니다 공기 노출. 우리가 설계 하 고 일시적으로 불활성 환경을 유지는 글러브의 공기에 민감한 조각 몇 군데 고 최소한의 저하로 분석 될 수 있도록 밀폐 전송 셀 테스트. 전송 셀의 컴팩트한 디자인은 그런 민감한 재료의 광학 분석 전문된 장비 또는 기존 장비에 대 한 수정 없이 글러브 밖에 수행할 수 있습니다.
단일 원자 층 아래로 피부 박피 할 수 있는 다양 한 계층된 자료 분야의 광범위 한 범위에 걸쳐 관심을 생성 했습니다. 그러나, 조사 및 적용이이 물자의 많은 그들은 공기에 불안정 하 고 신속 하 게 산화 또는 노출 되 면 수 화는 사실에 의해 복잡 합니다. 예를 들어; 블랙 인 가변 직접 밴드 갭, 높은 이동성 및 이방성 광학 및 전기 재산1,2,3,,45 반도체 이지만 공기에 불안정 하 고 미만 한 시간6,7 산소8와 상호 작용 때문에 저하 됩니다. CrI3 차원 강자성9,,1011 전시에 최근 표시 되었습니다 하지만, 공기에 드러낼 때, 그것은 거의 즉시11저하.
이 자료에서 만든 장치는 글러브에서 근무 하 고 6 각형 붕 소 질 화물12,13등의 화학적으로 불활성 재료에 캡슐화 하 여 공기 로부터 보호할 수 있습니다. 그러나,이 장치를 개발할 때 그것은 파악 하 고 캡슐화 하기 전에 조각을 분석 하는 데 필요한 자주입니다. 이 분석은 글러브의 불활성 환경에서 샘플을 제거 하거나 분석 장비는 글러브에 넣어 필요 합니다. 짧은 시간에도 샘플을 제거 위험 산화 또는 수 화를 통해 비용과 복잡 수는 글러브 안에 필요한 장비를 배치 하는 동안 손상. 이 문제를 해결 하려면 우리는 불활성 환경에서 유지 하는 글러브에서 제거 될 수 있도록 안전 하 게 샘플을 포함 하는 연금술 전송 셀 설계. 전송 셀에서 샘플 조각 현미경으로 쉽게 식별 뿐만 아니라 광학 분석 기법 photoluminescence 또는 라만 분광학 등의 사용을 허용 하도록 유리 창 아래 0.3 m m를 앉는 다.
공기에 민감한, 뿐만 아니라 일부 2 차원 자료는 또한 때문에 전형적인 기계적인 각 질 제거 방법으로 얇은 조각으로 벗 어렵다 상대적으로 높은 분열 에너지, 상대적으로 약한 비행기에서 채권, 또는 둘 다. CVD 성장14,15,16액체 벗겨짐 또는 골드 중재 벗겨짐17,18 등 다른 방법을 얇은 레이어 생성을 위해 개발 되었습니다 하지만 보다 깨끗 한 조각 하 고 특정 재료 작동 합니다. 고온에서 그래 핀의 각 질 제거는 알려져 있지만 적어도 10 년19에 대 한 큰 조각 생산,이 기술은 양적 특징 되었습니다 최근 그래 핀 및 Bi2Sr2CaCu2 Ox 20조각. 여기, 우리는 그 뜨거운 각 질 제거 각 질 제거 수율도 블랙 인, 벗 겨 지 다 악명 어려운 재료에 대 한 향상을 보여 줍니다. 연금술 전송 셀 함께이 기술을 각 질 제거 및 공기 민감한, 2 차원 자료의 분석을 촉진 한다.
뜨거운 각 질 제거 대안의 많은 낙하 방지 하면서 깨끗 한 얇은 조각을 생산 하는 전형적인 기계 벗겨짐의 능력을 유지 합니다. 일반적인 기계적인 벗겨짐 같은이 기술은 재료의 작은 부분 집합에 제한 되지 않습니다. 뜨거운 각 질 제거는 재료 허용 불활성 분위기에서 2 분 동안 120 ° C에 난방으로 실내 온도 기계적인 각 질 제거를 사용 하 여 피부 박피 수 있는 어떤 물자 든 지에 적용할 수 있습니다. 우리는 또한20 표시 되는 참고는 열 시간과 온도 (100 ° C) 이상 만들지 마 찌 질 밀도에서 눈에 띄는 차이. 증가 접촉, 함께 평균 flake 크기 또한 기판와 조각 사이의 결합 강도 증가 하 여 개선할 수 있습니다. 이렇게 하려면 한 가지 방법은 O2 플라즈마 기판 처리 하 여 될 것 이라고 하지만 하드 또는 heterostructure 제조20필요로 하는 장치에 사용 하기 위해 선택 하는 게 불가능 한 이것 또한 부스러기를 만들 것 이다.
어떤 적당 한 금속에서 전송 셀을 구성할 수 있습니다. 우리는 기계 쉽게 하지만 TCE (에폭시를 제거 하는 데 사용)는 알루미늄 부식 unstabilized, 온수, 또는 물으로 혼합 하는 때 주목 해야 한다 때문에 알루미늄을 사용 합니다. 스테인리스는 더 튼튼한 것 덜 TCE와 반응 이어야 한다. 그러나, 우리가 하지 어떤 부식성 효과 실시간에서이 메서드를 사용 하 여 보았다 이미징 및 높은 수 가늠 구멍 목표 분석, 전송 셀의 건설 되도록, 닫을 때, 윈도우의 하단 베이스의 상단 위 0.8 m m입니다. 0.5 m m 두꺼운 기판와 0.1 m m 두께 접착제, 샘플 전송 셀의 맨 아래 0.3 m m를 앉는 다. 이 근접 이미징 및 높은 확대와 상대적으로 짧은 작업 거리 목표 분석 할 수 있습니다. 피부 박피 자료 5, 명확 하 게 볼 수 있습니다 20, 얇은 조각의 쉽게 식별할 수 있도록 50 배 확대. 높은 배율에서 둥근 착오 크게 창으로 인 한 이미지 품질이 저하 됩니다. 샘플 기판 보다 0.7 m m 두께, 셀 조이면의 위험이 있다. 모자 아래로 끝장 이다 때 과잉 가스는 스레드에 통풍구를 통해 퇴 학. 건설, 동안 환기의 정확한 위치는 중요 한, 하지만 샘플, 진공 그리스 또는 다른 것에 의해 저지 하지는 것이 중요 하다. 환기에서 모자 아래로 끝장 이다 때 압력으로 인해 연약한 0.1 m m 두꺼운 창을 방지 합니다. 윈도우만 몇 mbar의 압력 변화를 견딜 수 있습니다.
Coverglass 창 전송 셀에 사용 되는 붕 규 산 유리의 만들었지만 이외의 파장에서 광 분석을 위한 적외선 근처에, 다른 창 자료 볼 수 사용할 수 있습니다. 최고의 이미지에 대 한 유리 창을 설치 하는 때 배려를가지고 한다. 제대로 장착 되지 않은 경우 샘플 및 창 사이의 거리 예상 보다 더 큰 수 있습니다. 특히 작은 작업 거리 목표에 대 한이 목표에 충돌 하 고 창을 휴식을 일으킬 수 있습니다. 또한, 일부 에폭시를 높은 온도에서 빠르게 치료 하지만 때문에 금속 및 유리 다른 열 확장 계수, 미망인 다시 실내 온도에 냉각 후 변형 됩니다. 에폭시에 사용 됩니다 (즉, 사용 하는 경우 셀 실내 온도에) 같은 온도에서 치료 한다, 에폭시는 상 온에서 또한 치료 한다.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 NSF 보너스 번호 DMR-1610126에 의해 지원 되었다.
Ablestik 286 epoxy | Loctite | 256 6 OZ TUBE KIT | air-tight epoxy |
Acetone | EDM Millipore Corporation | 67-64-1 | |
Circular coverglass, 24 mm dia, 0 thickness | Agar Scientific | AGL46R22-0 | window glass |
Dicing tape | Ultron systems | 1009R | exfoliation tape |
High-Vacuum grease | Dow Corning | 1597418 | O-ring grease |
Isopropanol | VWR Chemicals | BDH20880.400 | |
Silicon wafer, 300 nm oxide | University Wafer | E0851.01 | flake substrate |
Silicon wafer, 90 nm oxide | Nova Electronic Materials | HS39626-OX | flake substrate |