Summary
Neste trabalho nós descrevemos uma técnica que seja usada para criar cristais novos (heterostructures de Van der Waals) empilhando materiais 2D mergulhados ultrafinos com controle preciso sobre a posição e a orientação relativa.
Abstract
Neste trabalho nós descrevemos uma técnica para criar cristais novos (heterostructures de Van der Waals) empilhando materiais 2D em camadas ultrafinos distintos. Nós demonstramos não somente o controle lateral mas, importante, igualmente controlam sobre o alinhamento angular de camadas adjacentes. O núcleo da técnica é representado por uma configuração de transferência construída em casa, que permite ao usuário controlar a posição dos cristais individuais envolvidos na transferência. Isto é conseguido com a precisão do secundário-micrômetro (translational) e do secundário-grau (angular). Antes de empilhá-los junto, os cristais isolados são manipulados individualmente por estágios moventes costume-projetados que são controlados por uma relação programada do software. Além disso, uma vez que toda a configuração de transferência é controlada por computador, o usuário pode criar remotamente heteroestruturas precisas sem entrar em contato direto com a configuração de transferência, rotulando esta técnica como "Hands-Free". Além de apresentar a transferência de set-up, também descrevemos duas técnicas para preparar os cristais que são posteriormente empilhados.
Introduction
A pesquisa no campo florescente de materiais bidimensionais (2D) começou depois que os pesquisadores desenvolveram uma técnica que permitiu o isolamento de grafeno1,2,3 (uma folha atomicamente plana de átomos de carbono) de Grafite. Graphene é um membro de uma classe maior de materiais 2D mergulhados, igualmente referidos como materiais ou cristais de Van der Waals. Têm a ligação covalente forte do intralayer e o acoplamento fraco do interlayer de Van der Waals. Portanto, a técnica para isolar grafeno de grafite também pode ser aplicada a outros materiais 2D, onde se pode quebrar as ligações interlayer fracas e isolar camadas únicas. Um desenvolvimento chave no campo era a demonstração que apenas como as ligações de Van der Waals que prendem camadas adjacentes de materiais bidimensionais junto podem ser quebradas, podem igualmente ser põr para trás junto2,4. Conseqüentemente, os cristais de materiais 2D podem ser criados controllably empilhando junto camadas de materiais 2D com propriedades distintas. Isto estimulou uma grande quantidade de interesse, como materiais anteriormente inexistente na natureza pode ser criado com o objetivo de qualquer um descobrindo anteriormente inacessíveis fenômenos físicos4,5,6,7 , 8,9 ou desenvolvendo dispositivos superiores para aplicações tecnológicas. Portanto, ter um controle preciso sobre o empilhamento de materiais 2D tornou-se um dos principais objetivos do campo de pesquisa10,11,12.
Em particular, o ângulo de torção entre as camadas adjacentes em heteroestruturas de Van der Waals mostrou-se um parâmetro importante para controlar as propriedades do material13. Por exemplo, em alguns ângulos, a introdução de uma torção relativa entre camadas adjacentes pode efetivamente desacoplar eletronicamente as duas camadas. Isso foi estudado tanto no grafeno14,15 quanto no metal de transição vi16,17,18,19. Mais recentemente, foi surpreendentemente encontrado que ele também pode alterar o estado da matéria desses materiais. A descoberta que o grafeno do BICAMADA orientado em um "ângulo mágico" comporta-se como um isolador de Mott em baixas temperaturas e mesmo em um supercondutor quando a densidade do elétron é ajustada corretamente provocou o grande interesse e uma realização da importância do controle angular Quando fabricando camadas de Van der Waals heteroestruturas13,20,21.
Motivado pelas oportunidades científicas abertas pela idéia de ajustar as propriedades dos materiais novos de Van der Waals ajustando a orientação relativa entre as camadas, nós apresentamos um instrumento Home-construído junto com o procedimento para criar tais estruturas com controle angular.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. instrumentação para o procedimento de transferência
- A fim Visualizar o processo de transferência, utilize um microscópio ótico que possa operar-se a iluminação do brilhante-campo. Uma vez que os tamanhos típicos dos cristais 2D são 1 – 500 μm2, equipar o microscópio com 5x, 50x, e 100x longa distância de trabalho objetivos. O microscópio também deve ser equipado com uma câmera que se conecta a um computador (Figura 1a).
- Use manipuladores separados para controlar individualmente a posição dos dois cristais que estão prestes a ser empilhados. Empregar manipuladores que são programáveis e controláveis por um computador para minimizar as vibrações durante o procedimento de transferência.
Nota: os manipuladores responsáveis pelo movimento do suporte de substrato superior (Figura 1b-c) só precisam se mover na direção X, Y e Z. É importante ressaltar que os manipuladores responsáveis pelo controle do suporte de substrato inferior (Figura 1e-f) também podem girar por qualquer ângulo Θ (movimento translacional e rotacional). - A fim fixar as amostras nos manipuladores superiores do estágio, fabricar os suportes feitos encomenda da amostra que podem suportar uma corrediça de vidro; o cristal superior será colocado na corrediça de vidro (Figura 1D).
- Para os manipuladores inferiores, coloque um elemento de aquecimento plano em um suporte de cerâmica de vidro usinado (Figura 1G) e fixe-o no estágio rotativo. Ligue o elemento de aquecimento a uma fonte de alimentação e a um controlador de temperatura.
- Programe os controladores com um software de instrumentação (por exemplo, o LabVIEW) para controlar a posição relativa dos manipuladores (Figura 2).
- Para executar os movimentos necessários, Programe o software com os seguintes recursos: Mova individualmente ou simultaneamente os manipuladores; ler, salvar e recuperar a posição de cada manipulador; facilmente ajustar a velocidade dos manipuladores, e autofocus o estágio inferior. Construir-em características de segurança para evitar eventuais colisões entre a amostra ea lente.
2. esfoliação mecânica de um cristal 2D.
- Prepare um substrato para o procedimento de esfoliação mecânica.
- Submerge 1 cm x 1 cm quadrados de silício/óxido de silício (si/SiO2) wafers em um copo preenchido com acetona e coloque o copo em um limpador ultra-sônico por 10 min.
- Retire individualmente as bolachas do copo com pinças e enxague-as com isopropanol (IPA) e seque-as com uma pistola de azoto (N2).
Nota: ao trabalhar com acetona e IPA, sugere-se fazê-lo uma capa de fumaça, enquanto vestindo o PPE adequado.
- Esfoliar mecanicamente o cristal sobre o substrato.
- Usando pinças, remova cuidadosamente uma porção do cristal e coloque-a em um pedaço de fita adesiva de grau semicondutor.
- Tome uma segunda parte de fita adesiva e pressione-a firmemente de encontro à fita inicial com cristal a seguir descasque afastado os dois pedaços de fita. Depois de repetir várias vezes, muitos pedaços mais finos de cristal será encontrado na fita.
- Pressione a fita adesiva com os cristais 2D finos em um substrato recém-limpado de tal forma que o cristal esteja em contato direto com o substrato e descasque a fita para deixar flocos esfoliados no substrato.
- Para remover qualquer adesivo residual, coloque as amostras resultantes (substratos com cristais 2D esfoliados em sua superfície) em uma taça cheia de acetona por 10 min. Retire as amostras usando pinças, enxague-as com IPA e seque com uma pistola N2 .
- Use um microscópio óptico para examinar os flocos esfoliados. Estimar a sua espessura, avaliando o contraste óptico do floco com o substrato22. Imagem os flocos usando a microscopia de força atômica (AFM) no modo de batida (veja a tabela de materiais) para quantificar melhor a morfologia de superfície e para medir a espessura do floco.
3. método de PMMA-PVA para fabricar heteroestruturas de Van der Waals (preparação superior da carcaça).
- Prepare o substrato superior para o procedimento de transferência, Esfoliando o cristal em um filme poli (metacrilato de metilo) (PMMA) anexado a uma lâmina de vidro (Figura 3a-d).
- Siga o procedimento descrito na etapa 2,1. para obter um substrato limpo. Gire o revestimento uma camada do álcool do polivinil (PVA) no substrato em 3.000 rpm por 1 minuto seguindo o protocolo descrito no manual do usuário do instrumento.
Nota: ao usar o Coater da rotação, sugere-se fazer assim uma capa das emanações ao desgastar o PPE apropriado. - Coloc diretamente a carcaça em uma placa quente e cozê-la descoberto no ar em 75 ° c por 5 minutos.
- Gire o revestimento uma camada de PMMA no substrato do passo 3.1.2 seguindo um procedimento semelhante ao da etapa 3.1.1, mas desta vez defina os parâmetros de fiação para uma velocidade angular de 1.500 RPM por 1 min (Figura 3a).
- Coloc diretamente a carcaça em uma placa quente e cozê-la descoberto no ar em 75 ° c por 5 minutos.
- Retire o substrato da chapa quente e coloque pedaços de fita adesiva ao longo de suas bordas para criar um quadro de fita. Em seguida, esfoliar mecanicamente um cristal 2D na superfície de PMMA seguindo o passo 2,2 (Figura 3B).
- Use Pinças afiadas para separar o PMMA do PVA lentamente descascando para trás o frame da fita. A camada de PMMA e o cristal esfoliado junto com o frame da fita destacarão do substrato de PVA e de si/SiO2 (Figura 3C).
- Inverta o quadro de fita e coloque-o em um suporte usinado de tal forma que o cristal esteja voltado para baixo (Figura 3D).
Nota: Este suporte permite que o usuário Coloque o quadro de fita um microscópio óptico para inspecionar a esfoliação em PMMA e identificar um floco com a espessura desejada e geometria. - Use Pinças afiadas e o microscópio óptico para colocar uma pequena arruela (raio interno de 0,5 mm) precisamente na película de PMMA de tal forma que rodeia o floco desejado (Figura 3D).
- Abaixe um slide de vidro e adira-o ao polímero pressionando-o contra a fita exposta.
- Siga o procedimento descrito na etapa 2,1. para obter um substrato limpo. Gire o revestimento uma camada do álcool do polivinil (PVA) no substrato em 3.000 rpm por 1 minuto seguindo o protocolo descrito no manual do usuário do instrumento.
4. método de carimbo de polydimethylsiloxane (PDMS) para fabricar heteroestruturas de Van der Waals (preparação superior da carcaça).
- Prepare uma solução de carbonato de polipropileno (PPC) para revestimento de spin misturando três peças de cristal PPC com dezessete peças anisole. Isto é feito deixando a mistura da solução em um agitador por aproximadamente 8 h ou até que a solução seja homogênea.
- Prepare o substrato superior para o procedimento de transferência por esfoliante de cristal em um filme PPC e, em seguida, colocando-o em um selo PDMS anexado a um slide de vidro (figura 4a-d).
- Siga o procedimento na etapa 2,1. para obter um substrato limpo. Gire o revestimento uma camada de PPC no substrato em 3.000 rpm por 1 min (figura 4a).
- Coloc diretamente a carcaça em uma placa quente e cozê-la descoberto no ar em 75 ° c por 5 minutos.
- Retire o substrato da chapa quente e coloque pedaços de fita adesiva ao longo de suas bordas para criar um quadro de fita.
- Esfoliar mecanicamente o cristal 2D mergulhado na carcaça revestida PPC seguindo a etapa 2,2 e use o microscópio ótico para identificar um floco com a espessura desejada e a geometria. (Figura 4B).
- Use uma tesoura ou uma lâmina cirúrgica para cortar um pedaço de PDMS em um quadrado de 2 mm x 2 mm e colocá-lo em um etcher de plasma de oxigênio por 2 min a 50 W e 53,3 PA.
- No final do ciclo, pressione um slide de vidro no carimbo PDMS para unir os dois juntos. Coloc a corrediça de vidro e o selo de PDMS de volta no etcher do plasma do oxigênio para submeter-se ao mesmo ciclo. Retire a lâmina de vidro quando o ciclo terminar.
- Usando pinças, cuidadosamente descascar o quadro de fita e pick-up do filme PPC com o cristal esfoliado (Figura 4C) e colocá-lo sobre o carimbo PDMS de tal forma que o floco desejado está localizado no carimbo.
5. transferência de flocos do substrato superior para o substrato inferior usando o método PMMA-PVA (Figura 3E-h).
- Coloque um substrato no estágio inferior da configuração de transferência. Neste substrato, identifique a posição do floco desejado. Este floco será o "fundo" de cristal. Também, coloc a carcaça superior (a corrediça de vidro da etapa 3.1.9) no suporte superior da carcaça da instalação da transferência (Figura 3E).
- Usando um objetivo da baixo-ampliação (5x), traga a carcaça inferior no foco e centralize o floco desejado. Abaixe lentamente o substrato superior até entrar na profundidade do campo do objetivo. Ajuste a posição lateral e o alinhamento rotacional dos dois flocos.
- Empregue um objetivo da maior-ampliação (50x) e continue a abaixar a carcaça superior ao ajustar o alinhamento do floco. Abaixe a carcaça superior até que o floco superior contata inteiramente o floco inferior. O contato é perceptível por uma súbita mudança de cor.
- Aqueça o substrato inferior a 75 ° c para uma melhor aderência de PMMA ao substrato inferior. O PMMA desaparecerá da corrediça de vidro (Figura 3F).
- Limpe o substrato inferior seguindo o passo 2,3 para remover a película de PMMA (Figura 3G-h).
6. transferência de flocos do substrato superior para o substrato inferior usando o método de estampagem (Figura 4D-f).
- Coloque um substrato no estágio inferior da configuração de transferência. Neste substrato, identifique a posição do floco desejado. Este floco será o "fundo" de cristal. Além disso, coloque o substrato superior (a corrediça de vidro com PDMS da etapa 4.2.5 – 4.2.6) no suporte de substrato superior da configuração de transferência (Figura 4D).
- Aqueça o substrato inferior a 100 ° c, em seguida, siga os passos 5.2 – 5.4 para alinhar e colocar em contacto o cristal superior com o floco inferior (Figura 4e).
- Uma vez que o contato completo é feito entre os dois flocos (Figura 4e), levante lentamente o substrato superior. Isto conduz à gota-fora do floco superior do selo ao substrato inferior (Figura 4F).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Para ilustrar os resultados e a eficácia de nosso procedimento nós apresentamos uma seqüência de pilhas ângulo-controladas de cristais finos do dissulfeto do rênio (res2). Para enfatizar que o método descrito também pode ser aplicado a camadas atomicamente finas, também exemplificamos a construção de duas monocamadas relativamente retorcidas de dissulfeto de molibdênio (MoS2).
Para demonstrar as capacidades de alinhamento angular da configuração de transferência utilizamos dissulfeto de rênio (ReS2). Por causa de sua estrutura anisotrópica em-plano do lattice, este cristal estica mecanicamente como barras alongadas com bordas bem definidas23,24. Isso o torna um candidato perfeito para a demonstração do alinhamento angular. Usando o método de carimbo PDMS descrito no protocolo, transferimos um "Top" ReS2 Crystal do carimbo para um substrato de silício com anteriormente esfoliado "fundo" res2. Cada vez que visamos alinhar as bordas em um ângulo específico. Empregando o componente angular da configuração de transferência, o "Top" ReS2 Flake foi colocado de tal forma que seria torcido pelo ângulo desejado específico em relação ao já presente "fundo" res2.
A Figura 5 mostra um exemplo de uma transferência onde um floco superior de res2 foi coloc em um floco inferior de res2 com um ângulo relativo pretendido de 75 °. As micrografias ópticas dos cristais inferior e superior são mostradas na Figura 5a e na Figura 5b , respectivamente. Usando o método de carimbo PDMS descrito no protocolo, uma pilha foi fabricada e o novo cristal resultante é mostrado na Figura 5C. A microscopia de força atômica (AFM) foi utilizada para a imagem da pilha na Figura 5D; Isso demonstra que o ângulo de torção entre os flocos superior e inferior medido 74,6 ° ± 0,1 ° (média ± DP). A barra de erro foi calculada a partir da incerteza na definição precisa das bordas do ReS2 nas micrografias. Para exibir ainda mais a precisão angular da configuração de transferência, repetimos este processo para várias outras amostras com ângulos relativos destinados variando de 15 ° a 90 ° em incrementos de 15 ° (Figura 6).
Usando o procedimento de PMMA-PVA como descrito no protocolo, a instalação da transferência é usada com sucesso para criar uma estrutura que consiste em dois flocos do monocamada do dissulfeto do molibdênio (MoS2). As monocamadas individuais são esfoliadas em PMMA (Figura 7a) e si/sio2 respectivamente (Figura 7B). Nosso procedimento de transferência resulta na estrutura apresentada na Micrografia óptica na Figura 7C. Sua morfologia é caracterizada ainda pela microscopia de força atômica, confirmando a espessura e a posição relativa do monocamada empilhado mos2 (Figura 7D).
Figura 1: componentes da configuração de transferência. (a) o microscópio óptico equipado com a câmera e três objetivos de longa distância de trabalho. (b) o microscópio com os manipuladores superiores que são capazes de mover-se nos sentidos de XYZ (translational). (c) os manipuladores de topo. (d) um braço usinado feito encomenda que prende aos manipuladores superiores e é usado para prender uma corrediça de vidro (amostra superior). (e) o microscópio com os manipuladores inferiores que podem mover-se em XYZ (translational) e Θ (rotacional). (f) os manipuladores de fundo. (g) um suporte de estágio inferior de isolamento térmico personalizado (à esquerda) que está diretamente ligado à fase rotativa. O elemento de aquecimento liso controlado temperatura é mostrado na direita. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: painel frontal do software de instrumentação responsável pelo controle dos manipuladores. O painel frontal é dividido em duas seções; a seção esquerda controla o estágio inferior, enquanto a seção direita controla os manipuladores de topo. O usuário pode mover os manipuladores individualmente ou simultaneamente, ler a posição de cada manipulador, salvar posições, ajustar a velocidade dos manipuladores e focar automaticamente. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: preparação do substrato de PMMA-PVA e procedimento de transferência. (a) um substrato Bare si/sio2 é o primeiro spin revestido com PVA seguido de PMMA. (b) um quadro de fita é colocado sobre o substrato para segurar o polímero durante a esfoliação mecânica. (c) o frame da fita é descascado para trás para pegarar a camada de PMMA com o cristal esfoliada. (d) o frame da fita é invertido e coloc em um apoio usinado seguido por uma inspeção um microscópio ótico. Uma arruela é colocada sobre a película de polímero de tal forma que rodeia o floco desejado. (e) uma corrediça de vidro é aderida ao frame da fita e é coloc no manipulador superior da instalação da transferência. Um substrato previamente preparado com cristal esfoliado é colocado no estágio inferior. (f) os flocos superior e inferior são alinhados e trazidos em contato. Aquecendo o estágio inferior a 75 ° c, o PMMA desprende da corrediça de vidro que sae (g) o floco superior, a película do PMMA e a arruela na carcaça inferior. (h) a arruela é removida e o PMMA é lavado afastado tendo por resultado um heterostructure. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: PDMS carimbando preparação e procedimento de transferência. (a) um substrato Bare si/sio2 é spin revestido com PPC. (b) um quadro de fita é colocado sobre o substrato para segurar o polímero durante a esfoliação mecânica. (c) o frame da fita é descascado para trás para pegarar a camada do PPC com o cristal esfoliada. (d) a corrediça de vidro é coloc no manipulador superior da instalação da transferência. Um substrato previamente preparado com cristal esfoliado é colocado no estágio inferior e aquecido a 100 ° c. (e) os flocos superior e inferior são alinhados e trazidos em contacto. (f) em 100 ° c, nós podemos lentamente levantar a fase superior que conduz à gota-fora do floco do selo ao substrato inferior. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: ReS2 flocos transferidos com um ângulo relativo de 75 °. Micrografias ópticas de (a) a res2 Crystal esfoliada mecanicamente em um substrato si/sio2 , (b) um cristal res2 esfoliado mecanicamente em um substrato si/sio2/PPC, (c) o resultado estrutura após a transferência. (d) um mapa topográfico do AFM da estrutura final correspondente à área encaixotado em (c). O ângulo medido entre o ReS2 flocos é 74,6 ° ± 0,1 °. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6: ReS2 flocos transferidos em ângulos relativos específicos. (a-f) micrografias ópticas de res2 flocos transferidos com a intenção de formar ângulos variando de 15 ° a 90 ° em incrementos de 15 °. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 7: Twisted MoS2 bilayer. Micrografias óticos de (a) o floco superior de mos2 em uma película de PMMA, (b) o floco inferior de mos2 em um substrato de si/sio2 , (c) e a estrutura torcida do mos2 . Todas as barras de escala nas imagens ópticas medem 5 μm. (d) imagem AFM da estrutura de mos2 torcida com um perfil de linha (embutido) ao longo da direção indicada pela linha tracejada preta. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
A configuração de transferência construída em casa apresentada aqui oferece um método para a construção de novos materiais em camadas com controle lateral e rotativo. Comparado a outras soluções descritas na literatura10,25, nosso sistema não requer infraestrutura complexa, mas atinge o objetivo de alinhamento controlado de cristais 2D.
O passo mais crítico no procedimento é o de alinhar e colocar o cristal superior em contato com o fundo. As vibrações poderiam ser uma causa para um alinhamento falhado, conseqüentemente, uma deve minimizar seu efeito. A este respeito, a vantagem da "Hands-Free" set-up apresentado aqui é que o usuário não arrisca a introdução de vibrações causadas pelo manuseio manual dos manipuladores. Outras melhorias podem ser conseguidas colocando o set-up em um ambiente com vibrações mais baixas ou em uma mesa equipada com mecanismos de amortecimento de vibrações.
Como o alinhamento rotacional está se tornando um parâmetro mais e mais importante a considerar ao criar heterostructures Van der Waals, a capacidade de rotação desta configuração de transferência é um dos seus pontos fortes. O fato de que o microscópio óptico é limitado em resolver as bordas de ambos os cristais representa principal a limitação na precisão do alinhamento.
Nem todos os materiais 2D são inertes no ar. Os cristais tais como o fósforo preto (BP)26 ou o Triiodeto do cromo (CrI3)27,28 são sabidos para degradar em cima da exposição a Air. Portanto, para criar heteroestruturas usando esses materiais, e preservar a interface intocada, o procedimento de transferência teria que ter lugar em um ambiente inerte, como dentro de uma Glovebox. Porque a instrumentação de transferência apresentada aqui é "Hands-Free", pode ser operado em um Glovebox onde estes materiais inertes poderiam ser usados.
Por fim, o método de empilhamento aqui apresentado pode ter aplicabilidade mais ampla e pode ser estendido para situações em que dois cristais ou um cristal e um substrato precisam ser alinhados precisamente lateralmente e rotacionalmente.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Os autores não têm nada a revelar. Os autores não têm interesses financeiros concorrentes.
Acknowledgments
Os autores reconhecem o financiamento da Universidade de Ottawa e NSERC Discovery Grant RGPIN-2016-06717 e NSERC SPG QC2DM.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 5X objective lens | Nikon Metrology | MUE12050 | 23.5 mm working distance and 0.15 numerical aperture |
| 50X objective lens | Nikon Metrology | MUE21500 | 19 mm working distance and 0.4 numerical aperture |
| 100X objective lens | Nikon Metrology | MUE21900 | 4.5 mm working distance and 0.8 numerical aperture |
| Acetone | Sigma-Aldrich | 270725 | Purity ≥99.90% |
| Adhesive tape | Ultron Systems, Inc. | ||
| Anisole | MicroChem | ||
| Atomic force microscope | Bruker | Dimension Icon | We typicall use the ScanAsyst mode |
| Bottom stage rotation manipulator | Zaber Technologies | X-RSW60A-PTB2 | 360° travel with step size of 4.091 μrad |
| Bottom stage X manipulator | Zaber Technologies | X-LSM025A-PTB2 | 25 mm travel with step size of 47.625 nm |
| Bottom stage Y manipulator | Zaber Technologies | X-LSM025A-PTB2 | 25 mm travel with step size of 47.625 nm |
| Bottom stage Z manipulator | Zaber Technologies | X-VSR40A-KX14A | 40 mm travel with step size of 95.25 nm |
| Isopropanol | Sigma-Aldrich | 563935 | Purity 99.999% |
| LabVIEW software | National Instruments | ||
| Macor | McMaster-Carr | 8489K238 | |
| Microscope camera | Zeiss | 426555-0000-000 | 5 megapixel, 47 fps live frame rate, exposure time of 100 μs - 2 s, color camera |
| Molybdenum disulfide (MoS2) | HQ Graphene | ||
| Optical breadboard | Thorlabs, Inc. | MB4545/M | |
| Optical microscope | Nikon Metrology | LV150N | |
| Oxygen plasma etcher | Plasma Etch, Inc. | PE-50 | |
| PDMS stamp | Gel-Pak | PF-20-X4 | |
| PMMA 950 A6 | MichroChem Corp. | M230006 0500L1GL | |
| Polypropylene carbonate | Sigma-Aldrich | 389021-100g | |
| PVA Partall #10 | Composites Canada | ||
| Rhenium disulfide (ReS2) | HQ Graphene | ||
| Si/SiO2 substrate | Nova Electronics Materials | HS39626-OX | |
| Spin coater | Laurell Technologies | WS-650-23 | |
| Temperature controller | Auber Instruments | SYL-23X2-24 | Controls the temperature of the bottom stage via a J type thermocouple |
| Top stage controller unit | Mechonics | CF.030.0003 | |
| Top stage X manipulator | Mechonics | MS.030.1800 | 18 mm travel with step size of 11 nm |
| Top stage Y manipulator | Mechonics | MS.030.1800 | 18 mm travel with step size of 11 nm |
| Top stage Z manipulator | Mechonics | MS.030.3000 | 30 mm travel with step size of 11 nm |
| Ultrasonic bath | Elma Schmidbauer GmbH | Elmasonic P 30 H |
References
- Novoselov, K. S., et al. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. Science. 306 (5696), 666 (2004).
- Novoselov, K. S., et al. Two-dimensional atomic crystals. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (30), 10451 (2005).
- Zhang, Y., Tan, Y. -W., Stormer, H. L., Kim, P. Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry's phase in graphene. Nature. 438, Available from: https://www.nature.com/articles/nature04235#supplementary-information 201 (2005).
- Geim, A. K., Van Grigorieva, I. V. Van der Waals heterostructures. Nature. 499, 419 (2013).
- Song, J. C. W., Gabor, N. M. Electron quantum metamaterials in van der Waals heterostructures. Nature Nanotechnology. 13 (11), 986-993 (2018).
- Jin, C., et al. Ultrafast dynamics in van der Waals heterostructures. Nature Nanotechnology. 13 (11), 994-1003 (2018).
- Rivera, P., et al. Interlayer valley excitons in heterobilayers of transition metal dichalcogenides. Nature Nanotechnology. 13 (11), 1004-1015 (2018).
- Lu, C. -P., et al. Local, global, and nonlinear screening in twisted double-layer graphene. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , 201606278 (2016).
- Luican-Mayer, A., Li, G., Andrei, E. Y. Atomic scale characterization of mismatched graphene layers. Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 219, 92-98 (2017).
- Frisenda, R., et al. Recent progress in the assembly of nanodevices and van der Waals heterostructures by deterministic placement of 2D materials. Chemical Society Reviews. 47 (1), 53-68 (2018).
- Ribeiro-Palau, R., et al. Twistable electronics with dynamically rotatable heterostructures. Science. 361 (6403), 690-693 (2018).
- Kim, K., et al. van der Waals Heterostructures with High Accuracy Rotational Alignment. Nano Letters. 16 (3), 1989-1995 (2016).
- Cao, Y., et al. Unconventional superconductivity in magic-angle graphene superlattices. Nature. 556 (7699), 43 (2018).
- Luican, A., et al. Single-layer behavior and its breakdown in twisted graphene layers. Physical review letters. 106 (12), 126802 (2011).
- Li, G., et al. Observation of Van Hove singularities in twisted graphene layers. Nature Physics. 6 (2), 109 (2010).
- Castellanos-Gomez, A., van der Zant, H. S. J., Steele, G. A. Folded MoS2 layers with reduced interlayer coupling. Nano Research. 7 (4), 572-578 (2014).
- van der Zande, A. M., et al. Tailoring the Electronic Structure in Bilayer Molybdenum Disulfide via Interlayer Twist. Nano Letters. 14 (7), 3869-3875 (2014).
- Huang, S., et al. Probing the Interlayer Coupling of Twisted Bilayer MoS2 Using Photoluminescence Spectroscopy. Nano Letters. 14 (10), 5500-5508 (2014).
- Liu, K., et al. Evolution of interlayer coupling in twisted molybdenum disulfide bilayers. Nature Communications. 5, Available from: https://www.nature.com/articles/ncomms5966#supplementary-information 4966 (2014).
- Cao, Y., et al. Correlated insulator behaviour at half-filling in magic-angle graphene superlattices. Nature. 556, 80 (2018).
- Yankowitz, M., et al. Tuning superconductivity in twisted bilayer graphene. , Available from: https://arxiv.org/abs/1808.07865 (2018).
- Blake, P., et al. Making graphene visible. Applied Physics Letters. 91 (6), 063124 (2007).
- Lin, Y. -C., et al. Single-Layer ReS2: Two-Dimensional Semiconductor with Tunable In-Plane Anisotropy. ACS Nano. 9 (11), 11249-11257 (2015).
- Chenet, D. A., et al. In-Plane Anisotropy in Mono- and Few-Layer ReS2 Probed by Raman Spectroscopy and Scanning Transmission Electron Microscopy. Nano Letters. 15 (9), 5667-5672 (2015).
- Masubuchi, S., et al. Autonomous robotic searching and assembly of two-dimensional crystals to build van der Waals superlattices. Nature Communications. 9 (1), 1413 (2018).
- Ling, X., Wang, H., Huang, S., Xia, F., Dresselhaus, M. S. The renaissance of black phosphorus. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (15), 4523-4530 (2015).
- Huang, B., et al. Layer-dependent ferromagnetism in a van der Waals crystal down to the monolayer limit. Nature. 546, 270 (2017).
- Kim, H. H., et al. One Million Percent Tunnel Magnetoresistance in a Magnetic van der Waals Heterostructure. Nano Letters. 18 (8), 4885-4890 (2018).
