Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

تقشير وتحليل للمساحة الكبيرة، مواد حساسة للهواء ثنائي الأبعاد

doi: 10.3791/58693 Published: January 5, 2019

Summary

وتقدم طريقة لتقشير كبيرة رقائق رقيقة من الهواء المواد ثنائية الأبعاد الحساسة ونقلها بأمان لتحليل خارج الدرج الأمامي.

Abstract

يصف لنا أساليب إنتاج وتحليل رقائق كبيرة ورقيقة من مواد حساسة للهواء ثنائي الأبعاد. رقائق رقيقة من الطبقات أو البلورات فإن دير فالس يتم إنتاجها باستخدام التقشير الميكانيكية، التي هي طبقات انشقت كريستال المجمعة استخدام شريط لاصق. هذه الطريقة تنتج رقائق عالية الجودة، ولكن غالباً ما تكون صغيرة ويمكن أن يكون من الصعب العثور عليها، خاصة بالنسبة للمواد مع الطاقات الانقسام مرتفعة نسبيا مثل الفوسفور الأسود. تدفئة الركيزة والشريط، يتم ترقية التصاق المواد ثنائية الأبعاد للركيزة، ويمكن زيادة الغلة فليك بما يصل إلى عامل من عشرة. بعد التقشير، من الضروري أن الصورة أو خلاف ذلك تحليل هذه الرقائق ولكن بعض المواد ثنائية الأبعاد حساسة للأكسجين أو الماء وسوف تتحلل عندما تتعرض الهواء. لدينا تصميم واختبار خلية نقل المحكم للحفاظ على بيئة خاملة الدرج الأمامي مؤقتاً حيث أن رقائق حساسة للهواء يمكن تصويرها وتحليلها مع تدهور الحد الأدنى. تصميم نقل الخلية المدمجة أن التحليل الضوئي للمواد الحساسة التي يمكن أن يؤديها خارج الدرج الأمامي دون معدات متخصصة أو تعديلات على المعدات الموجودة.

Introduction

مواد الطبقات المختلفة التي يمكن أن تكون سينظف وصولاً إلى طبقة ذرية واحدة قد أثارت الاهتمام عبر طائفة واسعة من المجالات. ومع ذلك، التحقيق وتطبيق العديد من هذه المواد تعقيداً هو حقيقة أنها غير مستقرة في الهواء وسرعة أكسدة أو كبريتات الحديد عندما يتعرض. فعلى سبيل المثال؛ الفوسفور الأسود هو أشباه الموصلات بفجوة الفرقة مباشرة الانضباطي، وقدرة عالية على الحركة والخصائص البصرية والكهربائية متباين1،2،3،،من45 ولكن غير مستقرة في الهواء و وسوف تتدهور في أقل من ساعة6،7 نظراً للتفاعل مع الأكسجين8. CrI3 قد ثبت مؤخرا أن يحمل فيروماجنيتيسم ثنائي الأبعاد9،،من1011 ، لكن عندما تتعرض للهواء، أنه يحط على الفور تقريبا11.

الأجهزة المصنوعة من هذه المواد يمكن أن يحميها من الهواء تعمل في الدرج الأمامي وتغليف لهم في مادة خاملة كيميائيا مثل سداسية البورون نتريد12،13. ومع ذلك، عند وضع هذه الأجهزة، أنها غالباً ما الضرورية لتحديد وتحليل الرقائق قبل التغليف. ويتطلب هذا التحليل أما إزالة العينة من بيئة خاملة الدرج الأمامي أو وضع معدات التحليل الدرج الأمامي. إزالة العينة، حتى لفترة قصيرة، مخاطر الضرر عن طريق الأكسدة أو الماء، في حين وضع المعدات اللازمة داخل الدرج الأمامي يمكن أن تكون مكلفة ومرهقة. لتصحيح هذا، قمنا بتصميم خلية نقل المحكم الذي يحيط بأمان عينة، إبقائها في بيئة خاملة، وذلك لأنه يمكن إزالتها من الدرج الأمامي. بينما في الخلية نقل، يجلس عينة 0.3 مم أدناه نافذة زجاجية للسماح بسهولة تحديد رقائق تحت مجهر، فضلا عن استخدام تقنيات التحليل الضوئي مثل فوتولومينيسسينسي أو رامان الطيفي.

بعض المواد ثنائية الأبعاد، بالإضافة إلى كونها الهواء الحساسة، ويصعب أيضا لقشر في رقائق رقيقة مع أسلوب نموذجي التقشير الميكانيكي لأنه من الطاقة مرتفعة نسبيا من انقسام، وضعيفة نسبيا في الطائرة سندات، أو كليهما. الأساليب الأخرى، مثل النمو14،15أو سائل تقشير1617،تقشير وساطة الذهب18 الرسوم التعويضية قد وضعت لإنتاج طبقات رقيقة ولكن قد ينتج في رقائق أقل من البكر و تعمل فقط لبعض المواد. على الرغم من أن قد عرفت تقشير الجرافين في درجات الحرارة المرتفعة لإنتاج رقائق كبيرة ل عقد على الأقل19، هذا الأسلوب كمياً اتسم مؤخرا لكل من الجرافين وبي2ريال2أنه2 Ox رقائق20. هنا، علينا أن نظهر أن تقشير الساخنة يحسن التقشير العائد أيضا للأسود الفوسفور، مواد التي يصعب قشر. ويسهل هذا الأسلوب، جنبا إلى جنب مع خلية نقل المحكم، التقشير وتحليل المواد الحساسة، وثنائي الأبعاد الهواء.

Protocol

1-الساخنة تقشير المواد 2-د

ملاحظة: يتم هذا الإجراء داخل الدرج الأمامي.

  1. إعداد الشريط
    1. قص على طول الشريط (انظر الجدول للمواد) وهذا هو إيتش فايف-10 سم طويلة وإيتش تو سم. وضعه، الجانب لزجة، في مجال العمل. طي طرفي الشريط لتسهيل التعامل.
    2. استخدام الملقط، إيداع المواد المطلوب حوالي ربع الطريق أسفل طول الشريط عن طريق الضغط المواد مرارا وتكرارا إلى الشريط.
    3. كذلك توزيع المواد بطي الشريط إلى النصف والتمسك نفسها وسحبه بعيداً حيث أن المواد التي تغطي مساحة قدرها مالا يقل عن 1 سم2. اعتماداً على المواد، كرر هذا عدة مرات: 1-2 مرات للفوسفور الأسود، أو عدة مرات للغرافيت أو نتريد البورون سداسية.
  2. إعداد نموذج
    1. استخدام الأسلوب المطلوب، مثل كاتب كربيد مقلوب، تنشق رقاقة سيليكون المؤكسدة أو غيرها الركيزة المرغوبة في رقائق مناسب للتجربة، دي وان سم. تنظيف الرقائق من سونيكاتينج لمدة 2 دقيقة في الأسيتون، تليها الايزوبروبانول (IPA)، في طاقة منخفضة نسبيا (كنا 12 ث). ضربة رقائق جافة مع ن2.
    2. باستخدام الشريط مستعدة، اضغط بقوة المواد المودعة على الركازة. تطبيق ضغط ثابت مع إبهام أو اضغط برفق مع الملقط حتى المواد اتصالات الرقاقة بقدر الإمكان
    3. وضع الشريط مع الركازة (الركيزة في الجانب الأسفل) على هوتبلت على 120 درجة مئوية لمدة 2 دقيقة.
    4. تسمح الركيزة تبريد على RT وإزالته بعناية من الشريط. نقع في الأسيتون لمدة 20 دقيقة لإزالة بقايا الشريط. شطف مع أصد 30 دا وجاف الركازة مع النيتروجين. تبعاً للمادة، وكذلك خيارات للتنظيف قد تكون متاحة، مثل غاز تشكيل يصلب.

2. المحكم نقل خلية بناء وتشغيل وصيانة

  1. البناء
    1. بناء الخلية (الشكل 2) من المواد المطلوبة (استخدمنا الألومنيوم). 30 ملم في القطر والقامة عند إغلاق 17.6 ملم. رسومات تلفيق متوفرة في http://churchill-lab.com/useful-things.
    2. جعل قاعدة 16.2 مم طويل القامة مع منصة عينة التي آثارها التي هي مترابطة مع ¾-10 مؤشرات ترابط مع تنفيس يقتطع من مؤشرات الترابط. حيث يلتقي الغطاء القاعدة، جعل اقحم للدائري (انظر الجدول للمواد).
    3. جعل غطاء طويل القامة مع مطابقة المواضيع الإناث من خلال المركز 8.6 ملم.
    4. رفع الغطاء من 0.2 مم لاستيعاب قطرها 24 ملم × 0.1 مم كوفيرجلاس سميكة نافذة (هنا، البورسليكات الزجاج).
    5. تطبيق كمية صغيرة من الشحوم فراغ على جانبي كل يا الدائري وأسقطه في اقحم قاعدة.
    6. قبل لصق الإطار إلى الحد أقصى الخلية، تنظيف الغطاء في الأسيتون وأصد لإزالة أي نفط أو الحطام التي خلفتها عملية القطع.
    7. إرفاق الإطار بغطاء الخلية باستخدام الإيبوكسي. دقة المزيج الإيبوكسي وفقا لمواصفات الشركة المصنعة. هنا، يتم الجمع بين أجزاء A و B في نسبة 1:1.8 حسب الوزن.
    8. تنطبق على كمية صغيرة من الإيبوكسي إلى منطقة منعزلة في عملية النداء الموحد، وانتشرت حولها بالتساوي قدر الإمكان.
    9. مجموعة من 0.1 مم سميكة، 24 ملم قطر كوفيرجلاس (البورسليكات الزجاج في هذه الحالة) في العطلة واضغط عليه برفق في الإيبوكسي. ضمان الإطار مستوى الأعلى من الحد الأقصى، وأن هناك هناك لا فقاعات في الإيبوكسي.
    10. مسح أعلى أي الإيبوكسي إضافية حيث أن لا شيء يبرز من سطح الغطاء. تسمح الإيبوكسي لعلاج للشركة المصنعة المحددة الوقت في درجة حرارة الغرفة.
  2. العملية
    ملاحظة: يتم هذا الإجراء داخل الدرج الأمامي.
    1. استخدام الأسلوب المطلوب، إلصاق عينة مستعدا لقاعدة الخلية (مزدوج الوجهين الشريط، الغراء، إلخ.). الخلية صمم لاستيعاب عينات تصل إلى 1 سم و 0.7 مم، بما في ذلك اللاصقة.
    2. المسمار بشدة عملية النداء الموحد على القاعدة. وهذا يجعل ختم بين الغطاء والقاعدة عن طريق ضغط يا الدائري. تأكد من أن الضغط داخل الخلية نقل لا يتجاوز 3 [مبر] أعلاه الضغط المحيط.
    3. تحقق من أن يجلس العينة الموجود أسفل النافذة. يمكن الآن إزالة العينة من الدرج الأمامي بأمان.
  3. إصلاح الإطار
    1. استخدام الملقط، قم بإزالة أي الزجاج المكسور الذي هو لا الملصقة اعتقادا راسخا الإيبوكسي. كسر الزجاج ما تبقى (باستخدام كاتب يميل كربيد أو أي طريقة أخرى) حيث أن يتعرض الإيبوكسي تحت.
      تنبيه: ارتداء القفازات وحماية العين عند إزالة الزجاج المكسور.
    2. نقع في كاب في مزيج 50: 50 من الأسيتون واثيلين ثلاثي كلور (التقليدي) ح 1-2 أو حتى الإيبوكسي يلين ويبدأ فصل من عملية النداءات الموحدة. شطف في معهد الإدارة العامة لمدة 30 ثانية.
    3. تقشر أي الإيبوكسي فضفاضة وكشط الإيبوكسي المتبقية من على سطح الأرض بشفرة حلاقة. الحرص على عدم الأضرار على السطح لعملية النداء الموحد. كرر الخطوة السابقة إذا لزم الأمر.
    4. فرك منطقة راحة مع الأسيتون حتى يصبح السطح نظيف من أي بقايا الإيبوكسي. يمكنك الآن استبدال نافذة الزنزانة اتباع الخطوات المذكورة أعلاه.

3-مثال يستخدم لنقل الخلية

  1. تحليل بصري
    1. لتصوير فليك، مكان نقل الخلية تحت المجهر. ويمكن استخدام الخلية مع أي مجهر التقليدية. عند التركيز، ينبغي الحرص على عدم الاصطدام الهدف أرملة الهشة.
    2. المضي قدما في الأسلوب المطلوب للعثور على رقائق المادية.
  2. الاستقطاب رامان الطيفي
    1. للاستقطاب وتصميما رامان الطيفي، محاذاة بقعة ليزر تقشر للفائدة. وفي هذه الحالة نستخدم الطول الموجي نانومتر 633 و 50 µW السلطة وعدسة هدف 100 x. للفوسفور الأسود، مطلوب الليزر منخفض الطاقة لمنع الأضرار التي لحقت تقشر.
    2. باستخدام لوحة نصف الموجه، تختلف زاوية الاستقطاب.

Representative Results

تقشير مواد ثنائي الأبعاد يهدف إلى عزل طبقات رقيقة الذرة. أثناء عملية التقشير، فصل رقائق من الكريستال السائبة، تاركاً وراءه رقائق من سمك متفاوتة، مع احتمال صغير لبعض رقائق لتكون مونولاييرس. عن طريق زيادة كثافة وحجم كل من رقائق اكسفولياتيد، يزيد التقشير الساخنة بكثافة وحجم الأفقي من رقائق رقيقة. ويتم ذلك عن طريق زيادة مجال المواد التي تجعل الاتصال الوثيق بالركيزة. بينما في الاتصال، والغازات محاصرين بين المواد والركيزة توسيع أثناء التسخين ويتم الضغط من أسفل رقائق. إزالة الغاز المحاصرين يسمح أكثر من المواد التي تأتي في اتصال وثيق مع الركازة، وبالتالي زيادة كمية رقائق سينظف (الشكل 1 أ،ب) كشرح واضح في Ref 20. التقشير الفوسفور الأسود أجريت باستخدام نموذجي تقشير الميكانيكية وتقنية تقشير الساخنة على رقائق السيليكون مع 90 نانومتر سميكة SiO2. ويمكن عن طريق قياس المساحة الإجمالية للمواد المودعة في رقاقة سيليكون 1 سم × 1 سم، شهدت الودائع (الشكل 1) أن التقشير الساخنة المواد 6-10 مرات أكثر. ونلاحظ أن تجربتنا مواد أخرى يمكن أن يتم انتقاؤها من ركائز HF تنظيفها باستخدام البولي بعد تقشير الساخنة، بما في ذلك الجرافين، نتريد البورون سداسية والفوسفور الأسود، منبسي3و WSe2. استخدمنا حلاً HF:water 10:1 لتنظيف ركائز2 SiO على مدى فترة 15 ثانية. ملاحظة، التردد 10% etches SiO2 بمعدل 23 شمال البحر الأبيض المتوسط في الدقيقة21 ، حيث هذه العملية etches لدينا ركائز قبل 6 نانومتر.

ونحن الآن النظر في فعالية الخلية نقل المحكم (الشكل 3A) في الحفاظ على جو خامل عند إزالتها من الدرج الأمامي. CrI3 حساس بشكل خاص لترطيب ويحط في غضون ثوان عندما تتعرض للهواء (3D الشكل). داخل خلية نقل، بيد أن نموذج3 CrI exfoliated ظلت دون تغيير لمدة 15 ساعة (الشكل 3B) وبدأ فقط لإظهار علامات التدهور (بثور) بعد 24 ساعة (الشكل 3). بينما مراقبة الأضرار على نطاق صغير جداً المحتمل بصريا يحدث في مقياس الوقت أقصر، وتبين هذه النتائج أن الخلية نقل المحكم المبين هنا يؤدي إلى إبطاء معدل تدهور عينة من ثلاثة على الأقل من حيث الحجم (ساعات داخل الخلية مقارنة مع ثانية خارج).

لإثبات استخدام الخلية نقل للتحليل الضوئي من مواد حساسة للهواء، أجرينا مطيافية رامان الاستقطاب وتصميما على سميكة نسبيا فليك (> 50 nm) الفوسفور الأسود (الشكل 4 أ). الأطياف تم الحصول عليها باستخدام 50 µW الليزر الإثارة في 632.8 شمال البحر الأبيض المتوسط مع عدسة هدف 100 x. واستخدمت صفيحة نصف الموجه لتدوير استقطاب شعاع الإثارة. في الشكل 4 باء، ويمكن ملاحظة ثلاث قمم رامان في شركة بريتيش بتروليوم في حوالي 466، 438 و 361 سم1، تناظرز2وب2 ز ز1 اهتزاز وسائط على التوالي، بغض النظر عن الاستقطاب، التي تتفق تماما مع الملاحظات السابقة في الجزء الأكبر بي بلورات للإثارة وجمع على طول محور ع. 5 , 22 لا تختلف مواقف الذروة مع زاوية الاستقطاب. ومع ذلك، تغيير الشدة النسبية لهذه الأوضاع الثلاثة إلى حد كبير مع الاستقطاب الحادث الضوء. وضع الاهتزازز2، الذي قد تباين كثافة أقوى مع استقطاب الليزر الإثارة، كما هو موضح في الشكل 4 باء،جيم، يقترن الاقتراح الذري على طول اتجاه كرسي. لذلك، كما ذكر سابقا5، هذا الوضع الاهتزاز يوفر طريقة فعالة لتحديد اتجاه كرسي كريستال بي بي، ومن ثم اتجاه البلورة. في الشكل 4، ويبين كثافة رامان ماكسيما اثنين داخل استدارة كاملة واحدة، تقع في 26.5 ودرجه 206.5 فيما يتعلق بالمحاور X و Y المعرفة في صور المجهر، ونخلص إلى أن اتجاه كرسي BP تتجه في 26.5 ° لهذا فليك . مماثلة التحليل الطيفي الضوئي أساليب يمكن استخدامها لتحديد اتجاه البلورة والخصائص الأخرى، مثل عدد طبقة أو البصرية الفرقة الفجوة، بالنسبة لغيرها من المواد 2-د حساسة للهواء.

Figure 1
الشكل 1 : توزيع المواد على رقاقة السيليكون المؤكسد. (أ) عينة نموذجية من الفوسفور الأسود سينظف في درجة حرارة الغرفة. (ب) عينة نموذجية من الفوسفور الأسود سينظف في 120 درجة مئوية. (ج) الرسم البياني منطقة سينظف الفوسفور الأسود باستخدام غرفة temperature(cold) وتقشير الساخنة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم- 

Figure 2
الشكل 2 : نقل الخلية. (أ) صورة لخلية نقل المحكم عرض منفصلة والغطاء والقاعدة. (ب) التخطيطي الرسم لنقل. يتم قطع تنفيس (أخضر) في المواضيع. علما بأن الجزء السفلي من القاعدة يتم استغلالها ومترابطة للتركيب. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3 : نقل الخلية قمع التدهور فليك. (أ) CrI الطازجة3 في نقل الخلية CrI (ب)3 في خلية بعد 15 حاء (ج) CrI3 في خلية بعد 24 ساعة ترطيب بثور يمكن أن ينظر في هذه المرحلة. (د) CrI3 في الهواء بعد 24 ساعة في نقل الخلية و 30 ثانية في الهواء. مساحات كبيرة من رطب CrI3 جمعت في حواف تقشر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4 : تحديد اتجاه بلورية. (أ) صورة مجهرية ضوئية من رقائق سميكة من سينظف هناك (ب) حل الاستقطاب رامان الطيفي تقشر BP سميكة. القطبية (ج) الأرض من شدة رامان في المتوسط على مدى النطاق الطيفي في (ب) كدالة لزاوية الاستقطاب الخطي الإثارة (أصل الأرض كثافة صفر). الاحتواء هي دالة جيب الزاوية بالإضافة إلى ثابت. خط متقطع يشير إلى اتجاه كرسي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Discussion

تقشير الساخن يحتفظ بقدرة تقشير الميكانيكية نموذجي لإنتاج رقائق رقيقة البكر أيضا تجنب القصور العديد من البدائل. مثل تقشير الميكانيكية نموذجي، هذا الأسلوب لا تقتصر على مجموعة فرعية صغيرة من المواد. تقشير الساخنة يمكن تطبيقها على أي من المواد التي يمكن أن تكون سينظف باستخدام درجة حرارة الغرفة الميكانيكية تقشير طالما أن المواد التي تتسامح مع تدفئة إلى 120 درجة مئوية لمدة 2 دقيقة في جو خامل. ونلاحظ أيضا أنه قد ثبت20 أن تدفئة الوقت ودرجة الحرارة (فوق 100 درجة مئوية) لا تجعل أي اختلاف ملحوظ في كثافة فليك. جنبا إلى جنب مع زيادة الاتصال، يمكن أيضا تحسين تقشر متوسط الحجم بزيادة قوة السندات بين الركيزة والرقائق. طريقة واحدة للقيام بهذا سيكون بعلاج الركازة مع البلازما2 س ولكن هذا سيجعل أيضا الرقائق الصعب أو المستحيل لالتقاط للاستخدام في الأجهزة التي تتطلب هيتيروستروكتوري تصنيع20.

يمكن بناؤها بنقل الخلية من أي معدن مناسب. استخدمنا الألومنيوم لأنه من السهل على الجهاز ولكن تجدر الإشارة إلى أن أشكال التعبير الثقافي التقليدي (تستخدم لإزالة الإيبوكسي) أكالة للألومنيوم عند هيدروكربونية أو مختلطة مع مياه ساخنة. الفولاذ المقاوم للصدأ وسيكون رد الفعل أقل مع أشكال التعبير الثقافي التقليدي وأكثر دواما. ومع ذلك، لم نر أي تأثيرات التآكل باستخدام هذا الأسلوب في الرايت للتصوير والتحليل مع أهداف الفتحة العددية عالية، بناء الخلية نقل أن، عند إغلاق الجزء السفلي من النافذة 0.8 ملم فوق الجزء العلوي من القاعدة. مع الركازة 0.5 مم سميكة ولاصق سميك 0.1 ملم، يجلس العينة 0.3 مم أدناه الجزء العلوي من الخلية نقل. يسمح هذا القرب للتصوير والتحليل مع تضخم عالية وأهداف المسافة العامل قصيرة نسبيا. سينظف المواد يمكن رؤيتها بوضوح في 5، 20، 50 مرة التكبير مما يسمح للكشف بسهولة عن رقائق رقيقة. كروي الانحرافات الناجمة عن الإطار إلى حد كبير في تكبير أعلى، يقلل من جودة الصورة. شريطة أن يكون الركيزة العينة أقل من 0.7 مم، ليس هناك خطر من خلال تشديد الخلية. عند الحد الأقصى هو مشدود إلى أسفل، يتم طرد الغاز الزائدة عن طريق التنفيس في المواضيع. وأثناء البناء والموقع الدقيق لتنفيس ليس مهما، ولكن المهم أنه هو عدم إعاقة بالعينة أو الشحوم فراغ أو أي شيء آخر. يمنع التنفيس كسر المقرر أن يركب عند الحد الأقصى هو مشدود إلى أسفل النافذة سميكة هشة 0.1 ملم. يمكن أن تحمل النافذة فقط تغييرات الضغط من بعض [مبر].

الإطار كوفيرجلاس المستخدمة لنقل الخلايا مصنوعة من زجاج البورسليكات ولكن للتحليل الضوئي عند أطوال موجية أخرى غير مرئية بالنسبة للمواد النافذة القريبة من الأشعة تحت الحمراء، وأخرى قد يكون لاستخدام. لتصوير أفضل، ينبغي توخي الحذر عند تركيب زجاج النافذة. المسافة بين العينة ونافذة إذا لم يجلس بشكل صحيح، يمكن أن يكون أكبر مما هو متوقع. خاصة بالنسبة لأهداف المسافة العمل الصغيرة، قد يتسبب هذا الهدف الاصطدام وكسر النافذة. كما سيتم علاج بعض الايبوكس أسرع في ارتفاع درجات الحرارة، ولكن نظراً لأن المعادن والزجاج لديها معاملات التمدد المختلفة، الأرملة سوف تشوه بعد التبريد إلى درجة حرارة الغرفة. ينبغي علاجه الإيبوكسي في نفس درجة الحرارة التي سيتم استخدامها (أي، إذا كان سيتم استخدام الخلية في درجة حرارة الغرفة)، وينبغي أيضا يمكن علاجه الإيبوكسي في درجة حرارة الغرفة.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

وأيد هذا العمل NSF جائزة عدد 1610126 هيئة الهجرة واللاجئين.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Koenig, S. P., Doganov, R. A., Schmidt, H., Castro Neto, A. H., Özyilmaz, B. Electric field effect in ultrathin black phosphorus. Applied Physics Letters. 104, (10), 103106 (2014).
  2. Li, L., et al. Black phosphorus field-effect transistors. Nature Nanotechnology. 9, (5), 372-377 (2014).
  3. Liu, H., et al. Phosphorene: an unexplored 2D semiconductor with a high hole mobility. ACS Nano. 8, (4), 4033 (2014).
  4. Wang, X., et al. Highly anisotropic and robust excitons in monolayer black phosphorus. Nature Nanotechnology. 10, (6), 517 (2015).
  5. Xia, F., Wang, H., Jia, Y. Rediscovering black phosphorus as an anisotropic layered material for optoelectronics and electronics. Nature Communications. 5, 4458 (2014).
  6. Castellanos-Gomez, A., et al. Isolation and characterization of few-layer black phosphorus. 2D Materials. 1, (2), 025001 (2014).
  7. Island, J. O., et al. Environmental instability of few-layer black phosphorus. 2D Materials. 2, (1), 011002 (2015).
  8. Huang, Y., et al. Interaction of Black Phosphorus with Oxygen and Water. Chemistry of Materials. 28, (22), 8330-8339 (2016).
  9. Gong, C., et al. Discovery of intrinsic ferromagnetism in two-dimensional van der Waals crystals. Nature. 546, (7657), 265 (2017).
  10. Huang, B., et al. Layer-dependent ferromagnetism in a van der Waals crystal down to the monolayer limit. Nature. 546, (7657), 270 (2017).
  11. Lado, J. L., Fernández-Rossier, J. On the origin of magnetic anisotropy in two dimensional CrI3. 2D Materials. 4, (3), 35002 (2017).
  12. Li, X., Yin, J., Zhou, J., Guo, W. Large area hexagonal boron nitride monolayer as efficient atomically thick insulating coating against friction and oxidation. Nanotechnology. 25, (10), 105701 (2014).
  13. Liu, Z., et al. Ultrathin high-temperature oxidation-resistant coatings of hexagonal boron nitride. Nature Communications. 4, 2541 (2013).
  14. Li, X., et al. Large-Area Synthesis of High-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils. Science. 324, (5932), 1312-1314 (2009).
  15. Sutter, E. A., Flege, J. I., Sutter, P. W. Epitaxial graphene on ruthenium. Nature Materials. 7, (5), 406-411 (2008).
  16. Lotya, M., et al. High-yield production of graphene by liquid-phase exfoliation of graphite. Nature Nanotechnology. 3, (9), 563-568 (2008).
  17. Magda, G. Z., et al. Exfoliation of large-area transition metal chalcogenide single layers. Scientific reports. 5, 14714 (2015).
  18. Desai, S. B., et al. Gold-Mediated Exfoliation of Ultralarge Optoelectronically-Perfect Monolayers. Advanced materials (Deerfield Beach, Fla). 28, (21), 4053-4058 (2016).
  19. Williams, J. R. Electronic transport in graphene: p-n junctions, shot noise, and nanoribbons. ProQuest Dissertations Publishing. (2009).
  20. Huang, Y., et al. Reliable Exfoliation of Large-Area High-Quality Flakes of Graphene and Other Two-Dimensional Materials. ACS Nano. 9, (11), 10612-10620 (2015).
  21. Williams, K. R., Muller, R. S. Etch rates for micromachining processing. Journal of Microelectromechanical Systems. 5, (4), 256-269 (1996).
  22. Ribeiro, H. B., Pimenta, M. A., de Matos, C. J. S. Raman spectroscopy in black phosphorus. Journal of Raman Spectroscopy. 49, (1), 76-90 (2018).
تقشير وتحليل للمساحة الكبيرة، مواد حساسة للهواء ثنائي الأبعاد
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Thompson, J. P., Doha, M. H., Murphy, P., Hu, J., Churchill, H. O. H. Exfoliation and Analysis of Large-area, Air-Sensitive Two-Dimensional Materials. J. Vis. Exp. (143), e58693, doi:10.3791/58693 (2019).More

Thompson, J. P., Doha, M. H., Murphy, P., Hu, J., Churchill, H. O. H. Exfoliation and Analysis of Large-area, Air-Sensitive Two-Dimensional Materials. J. Vis. Exp. (143), e58693, doi:10.3791/58693 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter