Summary
I detta arbete beskriver vi en teknik som används för att skapa nya kristaller (van der Waals heterostructures) genom att stapla ultratunna skiktade 2D-material med exakt kontroll över position och relativ orientering.
Abstract
I detta arbete beskriver vi en teknik för att skapa nya kristaller (van der Waals heterostructures) genom att stapla distinkta ultratunna lager 2D-material. Vi visar inte bara lateral kontroll men, viktigare, också kontroll över vinkel anpassningen av intilliggande skikt. Kärnan i tekniken representeras av en hem-byggd överförings inställning som tillåter användaren att kontrollera placeringen av de enskilda kristallerna inblandade i överföringen. Detta uppnås med sub-mikrometer (translationell) och sub-grad (vinkel) precision. Före stapling dem tillsammans, isolerade kristaller är individuellt manipuleras av skräddarsydda rörliga stadier som styrs av en programmerad programvara gränssnitt. Dessutom, eftersom hela överföringen setup är datorstyrd, kan användaren på distans skapa exakta heterostrukturer utan att komma i direkt kontakt med överföringen setup, märkning denna teknik som "hands-free". Förutom att presentera överföring set-up, beskriver vi också två tekniker för att förbereda kristaller som därefter staplas.
Introduction
Forskning inom det spirande området av tvådimensionella (2D) material började efter att forskarna utvecklat en teknik som möjliggjorde isolering av grafen1,2,3 (ett atomically Plant ark av kolatomer) från Grafit. Grafen är medlem i en större klass av 2D-material i lager, även kallat van der Waals material eller kristaller. De har starka kovalenta intralayer bindning och svaga van der Waals mellanlagret koppling. Därför kan tekniken för att isolera grafen från grafit också appliceras på andra 2D-material där man kan bryta de svaga mellanlagret-obligationerna och isolera enstaka skikt. En viktig utveckling på området var demonstrationen att precis som Van der Waals obligationer som håller angränsande skikt av tvådimensionella material tillsammans kan brytas, kan de också sättas tillbaka tillsammans2,4. Därför kan kristaller av 2D-material skapas genom att controllably stapla ihop skikt av 2D-material med distinkta egenskaper. Detta sporrade ett stort intresse, eftersom material som tidigare obefintlig i naturen kan skapas med målet att antingen avslöja tidigare otillgängliga fysikaliska fenomen4,5,6,7 ,8,9 eller utveckla överlägsna enheter för tekniska tillämpningar. Därför har exakt kontroll över stapling 2D-material blivit ett av de viktigaste målen i forskningsfältet10,11,12.
I synnerhet visade sig twist vinkeln mellan intilliggande skikt i van der Waals Halvledareheterostructures vara en viktig parameter för att kontrollera materialegenskaper13. Till exempel, vid vissa vinklar, kan införandet av en relativ vridning mellan intilliggande skikt effektivt elektroniskt frikoppla de två lagren. Detta studerades både i grafen14,15 as well as i övergång belägger med metall dichalcogenides16,17,18,19. På senare tid, det var förvånansvärt funnit att det också kan förändra tillståndet i fråga om dessa material. Upptäckten att lipidens grafen inriktad på en "magisk vinkel" beter sig som en mott isolator vid låga temperaturer och även en supraledare när elektrontätheten är korrekt trimmad har väckt stort intresse och ett förverkligande av vikten av den vinkelkontroll När fabricera lager van der Waals Halvledareheterostructures13,20,21.
Motiveras av de vetenskapliga möjligheter som öppnats upp av idén att trimma egenskaperna hos nya van der Waals material genom att justera den relativa orienteringen mellan lagren, presenterar vi ett hem-byggda instrument tillsammans med förfarandet för att skapa sådana strukturer med vinkelkontroll.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. instrumentering för överföringsförfarandet
- För att visualisera överföringsprocessen, använda ett optiskt mikroskop som kan fungera under ljus-fältet belysning. Eftersom de typiska storlekarna på 2D-kristallerna är 1 – 500 μm2, utrusta mikroskopet med 5x, 50x och 100x långa arbets distans mål. Mikroskopet måste också utrustas med en kamera som ansluts till en dator (figur 1a).
- Använd separata manipulatorer för att individuellt kontrollera placeringen av de två kristaller som är på väg att staplas. Använd manipulatorer som är programmerbara och styrbara av en dator för att minimera vibrationer under överförings proceduren.
Anmärkning: de manipulatorer som ansvarar för förflyttning av den översta substrat hållaren (figur 1b-c) behöver bara röra sig i X-, Y-och Z-riktningen. Viktigt, de manipulatorer som ansvarar för att kontrollera botten substrat hållaren (figur 1e-f) kan också rotera med någon vinkel Θ (translationella och roterande rörelse). - För att fästa proverna på den övre scenen manipulatorer, tillverka anpassade provhållare som kan stödja en glasskiva; den översta kristallen kommer att placeras på glas bilden (figur 1d).
- För de nedre manipulatorer, placera ett platt värmeelement i en maskinbearbetad glas keramik hållare (figur 1G) och fäst den på det roterande stadiet. Anslut värmeelement till strömförsörjning och temperaturregulator.
- Programmera styrenheterna med en instrumentationsprogram vara (t. ex. LabVIEW) för att styra manipulatorerna (figur 2).
- För att utföra de nödvändiga rörelserna, programmera programvaran med följande funktioner: individuellt eller samtidigt flytta manipulatorer; Läs, Spara och hämta positionen för varje manipulator; enkelt justera hastigheten på manipulatorer, och autofokus den nedre scenen. Inbyggda säkerhetsfunktioner för att förhindra eventuella kollisioner mellan provet och linsen.
2. mekanisk exfoliering av en 2D-kristall.
- Förbered ett substrat för den mekaniska exfoliering förfarande.
- Submerge 1 cm x 1 cm kvadrater av kisel/kiseloxid (SI/Sio2) rån i en bägare fylld med aceton och placera bägaren i en ultraljudsrengöringsmedel för 10 min.
- Individuellt ta bort rån från bägaren med pincett och skölj dem med isopropanol (IPA) sedan torka dem med en kväve (N2) pistol.
Anmärkning: när du arbetar med aceton och IPA, det föreslås att göra det under en draghuv medan du bär rätt PPE.
- Mekaniskt exfoliera kristallen på underlaget.
- Med hjälp av pincett, ta försiktigt bort en del av kristallen och placera den på en bit av halvledare-grade tejp.
- Ta en andra bit av tejp och tryck hårt mot den ursprungliga tejpen med kristall sedan skala bort de två bitar av tejp. Efter upprepade flera gånger, många tunnare bitar av kristall kommer att hittas på bandet.
- Tryck på tejpen med de tunna 2D-kristallerna på ett nystädat substrat så att kristallen är i direkt kontakt med underlaget och dra bort tejpen för att lämna exfolierade flingor på underlaget.
- För att ta bort eventuellt kvarvarande lim, placera de resulterande proverna (substrat med 2D-kristaller exfolierade på deras yta) i en bägare fylld med aceton i 10 min. ta bort proverna med hjälp av pincett, skölj dem med IPA, och torka med en N2 pistol.
- Använd ett optiskt mikroskop för att undersöka exfolierade flingor. Uppskatta deras tjocklek genom att bedöma flingans optiska kontrast mot underlaget22. Bild flingor med atomkraft mikroskopi (AFM) i knacka läge (se tabellen av material) för att bättre kvantifiera ytan morfologi och för att mäta flinga tjocklek.
3. PMMA-PVA-metoden för tillverkning av van der Waals-heterostrukturer (övre substrat beredning).
- Förbered det översta underlaget för överförings proceduren genom att exfoliera kristallen på en polymetylmetakrylatfilm (PMMA) som fästs på en glasskiva (figur 3a-d).
- Följ proceduren som beskrivs i steg 2,1. för att få ett rent substrat. Spin Coat ett skikt av polyvinylalkohol (PVA) på substratet vid 3 000 rpm i 1 min genom att följa det protokoll som beskrivs i instrumentets bruksanvisning.
Obs: när du använder spin coater, föreslås det att göra det under en draghuv medan du bär rätt personlig skyddsutrustning. - Placera underlaget direkt på en värmeplatta och grädda det i luft vid 75 ° c i 5 min.
- Spin Coat ett skikt av PMMA på substratet från steg 3.1.2 genom att följa en procedur som liknar den i steg 3.1.1, men denna gång ställa de snurrande parametrarna till en vinkelhastighet av 1 500 rpm för 1 min (figur 3a).
- Placera underlaget direkt på en värmeplatta och grädda det i luft vid 75 ° c i 5 min.
- Ta bort underlaget från värmeplattan och placera bitar av tejp längs kanterna för att skapa en bandram. Sedan, mekaniskt exfoliera en 2D-kristall på PMMA ytan genom att följa steg 2,2 (figur 3b).
- Använd vassa pincetter för att separera PMMA från PVA genom att sakta skala tillbaka band ramen. PMMA-skiktet och exfolierad kristall tillsammans med band ramen lossnar från PVA-och si/SiO2 -substratet (figur 3c).
- Vänd på band ramen och placera den på ett Maskinbearbetat stöd så att kristallen är vänd nedåt (figur 3D).
Obs: detta stöd gör det möjligt för användaren att placera band ramen under ett optiskt mikroskop för att inspektera exfoliering på PMMA och identifiera en flaga med önskad tjocklek och geometri. - Använd vassa pincetter och det optiska mikroskopet för att placera en liten bricka (0,5 mm inre radie) just på PMMA filmen så att den omger den önskade flingan (figur 3D).
- Sänk en glas bild och fästa den på polymeren genom att trycka den mot den exponerade tejpen.
- Följ proceduren som beskrivs i steg 2,1. för att få ett rent substrat. Spin Coat ett skikt av polyvinylalkohol (PVA) på substratet vid 3 000 rpm i 1 min genom att följa det protokoll som beskrivs i instrumentets bruksanvisning.
4. Polydimetylsiloxan (PDMS) stämpling metod för fabricera van der Waals Halvledareheterostructures (översta substrat beredning).
- Förbered en polypropenkarbonat (PPC) lösning för spinn beläggning genom att blanda tre delar PPC Crystal med sjutton delar anisole. Detta görs genom att låta lösningen blanda i en omrörare för cirka 8 h eller tills lösningen är homogen.
- Förbered den översta substrat för överföring förfarande genom att exfoliera kristall på en PPC-film och genom att sedan placera den på en PDMS stämpel bifogas en glas bild (figur 4a-d).
- Följ proceduren i steg 2,1. för att få ett rent substrat. Spin Coat ett skikt av PPC på underlaget vid 3 000 RPM för 1 min (figur 4a).
- Placera underlaget direkt på en värmeplatta och grädda det i luft vid 75 ° c i 5 min.
- Ta bort underlaget från värmeplattan och placera bitar av tejp längs kanterna för att skapa en bandram.
- Mekaniskt exfoliera 2D Layered Crystal på PPC belagda substrat genom att följa steg 2,2 och använda det optiska mikroskopet för att identifiera en flaga med önskad tjocklek och geometri. (Figur 4b).
- Använd sax eller ett kirurgiskt blad för att skära en bit av PDMS i en 2 mm x 2 mm kvadrat och placera den i en syre plasma etsare för 2 min vid 50 W och 53,3 pa.
- I slutet av cykeln, tryck på en glas bild på PDMS stämpel att binda de två tillsammans. Placera glaset bilden och PDMS stämpel tillbaka till syre plasma etcher att genomgå samma cykel. Ta bort glas bilden när cykeln har avslutats.
- Med hjälp av pincett, försiktigt dra tillbaka band ramen och plocka upp PPC-filmen med exfolierad kristall (figur 4c) och placera den på PDMS stämpel så att den önskade flingan ligger på stämpeln.
5. överföring av flingor från det översta underlaget till botten substratet med PMMA-PVA-metoden (figur 3e-h).
- Placera ett substrat på den nedre delen av överförings inställningen. På detta substrat, identifiera positionen för den önskade flingan. Denna Flake kommer att vara "bottom" kristall. Placera också det översta underlaget (glas bilden från steg 3.1.9) i den övre substrat hållaren för överförings inställningen (figur 3e).
- Med ett mål med låg förstoring (5x), sätta botten substrat i fokus och centrera önskad flingan. Sänk sakta det översta underlaget tills det kommer in i skärpedjupet av målet. Justera den laterala positionen och rotations justeringen av de två flagorna.
- Använd ett mål med högre förstoringsgrad (50x) och fortsätt att sänka det översta underlaget samtidigt som du justerar flingjusteringen. Sänk det översta underlaget tills topp flingan helt och hållet kontaktar botten flingan. Kontakt är märkbar genom en plötslig färgförändring.
- Värm botten substrat till 75 ° c för bättre vidhäftning av PMMA till botten substrat. PMMA lossnar från glas glaset (figur 3F).
- Rengör botten underlaget enligt steg 2,3 för att ta bort PMMA-filmen (figur 3G-h).
6. överföra flingor från det översta underlaget till botten substrat med hjälp av stämpelmetoden (figur 4D-f).
- Placera ett substrat på den nedre delen av överförings inställningen. På detta substrat, identifiera positionen för den önskade flingan. Denna Flake kommer att vara "bottom" kristall. Placera också det översta underlaget (glas glaset med PDMS från steg 4.2.5 – 4.2.6) i den översta substrat hållaren för överförings inställningen (figur 4D).
- Värm botten substratet till 100 ° c följ sedan steg 5.2 – 5.4 för att rikta in och ta kontakt med den övre kristallen med botten flingan (figur 4e).
- När fullständig kontakt görs mellan de två flingorna (figur 4e), sakta höja det översta underlaget. Detta resulterar i drop-off av den översta flingan från stämpeln till botten substrat (figur 4F).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
För att illustrera resultaten och effektiviteten i vårt förfarande presenterar vi en sekvens av vinkel-kontrollerade stackar av rhenium disulfid (ReS2) tunna kristaller. För att betona att den beskrivna metoden också kan tillämpas på atomically tunna skikt, exemplifierar vi också byggandet av två relativt vridna enskiktslager av molybdendisulfid (MOS2).
För att demonstrera vinkeljustering kapacitet av överföringen setup vi använder rhenium disulfid (ReS2). På grund av dess in-plane anisotropisk gitter struktur, detta kristall mekaniskt exfolierar som långsträckt barer med väldefinierade kanter23,24. Detta gör det till en perfekt kandidat för demonstration av vinkeljustering. Med hjälp av PDMS stämpling metod som beskrivs i protokollet, överförde vi en "Top" ReS2 kristall från stämpeln på ett kisel substrat med tidigare exfolierad "bottom" ReS2. Varje gång vi syftade till att anpassa kanterna vid en viss vinkel. Anställa den vinkel komponent i överföringen setup, "Top" ReS2 Flake placerades så att det skulle vridas av den specifika önskad vinkel med avseende på den redan närvarande "botten" res2.
Figur 5 visar ett exempel på en överföring där en Top Flake av ReS2 placerades på en botten ReS2 Flake med en avsedd relativ vinkel på 75 °. De optiska mikrograferna i de nedre och övre kristallerna visas i figur 5a respektive Figur 5b . Med hjälp av den PDMS stämpling metod som beskrivs i protokollet, var en stapel fabricerade och den resulterande nya kristall visas i figur 5c. Atomkraft mikroskopi (AFM) användes för att avbilda stacken i figur 5D; Detta visar att vridningen vinkeln mellan topp och botten flingor mätt 74,6 ° ± 0,1 ° (medelvärde ± SD). Fel fältet beräknades utifrån osäkerheten i att exakt definiera kanterna på ReS2 i mikrograferna. För att ytterligare Visa vinkel precisionen för överförings inställningen upprepade vi denna process för flera andra prover med avsedda relativa vinklar som sträcker sig från 15 ° till 90 ° i steg om 15 ° (figur 6).
Med hjälp av PMMA-PVA-proceduren som beskrivs i protokollet, används överförings inställningen framgångsrikt för att skapa en struktur bestående av två enskiktslager flingor av molybdendisulfid (MOS2). De enskilda enskiktslager är exfolierade på PMMA (figur 7a) respektive si/Sio2 (figur 7b). Vår överförings procedur resulterar i den struktur som presenteras i den optiska mikrografen i figur 7c. Dess morfologi kännetecknas ytterligare av atomkraft mikroskopi, bekräftar tjockleken och relativa positionen av staplade Mos2 enskiktslager (figur 7d).
Bild 1: komponenter i överförings inställningen. a) det optiska mikroskop som är försett med kameran och tre långa arbets distans mål. (b) mikroskopet med de övre manipulatorer som kan förflytta sig i xyz (translationella) riktningar. (c) de bästa manipulatorer. den anpassad bearbetad arm som fäster vid de övre manipulatorerna och används för att hålla en glasskiva (topp provet). (e) mikroskopet med botten manipulatorer som kan röra sig i xyz (translationell) och Θ (roterande). f) de nedre manipulatorerna. g) en anpassad värmeisolerande botten stegs hållare (till vänster) som är direkt kopplad till den roterande etappen. Det temperaturkontrollerade platta värmeelementet visas till höger. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: instrumentpanelsprogram på frontpanelen som ansvarar för styrning av manipulatorer. Frontpanelen är uppdelad i två sektioner; den vänstra delen styr den nedersta scenen medan den högra delen styr de översta manipulatorer. Användaren kan flytta manipulatorer individuellt eller samtidigt, läsa upp positionen för varje manipulator, spara positioner, justera hastigheten på manipulatorer, och automatiskt fokus. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3: PMMA-PVA-substrat beredning och överföringsförfarande. (a) ett kalt si/Sio2 -substrat är ett första spinn belagt med PVA följt av PMMA. (b) en bandram placeras på underlaget för att hålla ned polymeren under mekanisk exfoliering. (c) band ramen skalas tillbaka för att plocka upp PMMA skiktet med exfolierad kristall. (d) band ramen inverteras och placeras på ett Maskinbearbetat stöd följt av en inspektion under ett optiskt mikroskop. En bricka placeras på polymerfilmen så att den omger den önskade flingan. (e) en glasskiva följs på band ramen och placeras i den övre manipulatorn av överförings inställningen. Ett tidigare preparerat substrat med exfolierad kristall placeras på botten stadiet. (f) de övre och undre flingorna är justerade och kommer i kontakt. Genom att värma den nedre etappen till 75 ° c, den PMMA lossnar från glaset glida lämnar (g) den övre flingan, den PMMA filmen och brickan på botten substrat. (h) brickan avlägsnas och PMMA tvättas bort vilket resulterar i en heterostruktur. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4: PDMS stämpling beredning och överföring förfarande. (a) ett kalt si/Sio2 -substrat är spinn belagt med PPC. (b) en bandram placeras på underlaget för att hålla ned polymeren under mekanisk exfoliering. (c) band ramen skalas tillbaka för att plocka upp PPC-skiktet med exfolierad kristall. (d) glas bilden placeras i den övre manipulatorn av överförings inställningen. Ett tidigare preparerat substrat med exfolierad kristall placeras på botten stadiet och värms upp till 100 ° c. (e) de övre och undre flingorna är justerade och kommer i kontakt. (f) vid 100 ° c, kan vi sakta höja den övre scenen som resulterar i drop-off av flingan från stämpeln till botten substrat. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5: ReS2 flingor överförda med en relativ vinkel på 75 °. Optiska mikrografer av (a) en res2 -kristall mekaniskt exfolierad på ett si/Sio2 -substrat, (b) en res2 -kristall mekaniskt exfolierad på ett si/Sio2/PPC-substrat, (c) den resulterande struktur efter överföring. den TOPOGRAFISK AFM-karta över den slutliga struktur som motsvarar den förpackade arealen i c. Den uppmätta vinkeln mellan ReS2 -flingorna är 74,6 ° ± 0,1 °. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 6: ReS2 flingor överförs vid specifika relativa vinklar. (a-f) optiska mikrografer av ReS2 -flingor som överförts med avsikten att bilda vinklar som sträcker sig från 15 ° till 90 ° i steg om 15 °. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 7: twisted MoS2 -bilayer. Optiska mikrografer av (a) Top Mos2 Flake på en PMMA film, (b) botten Mos2 Flake på en SI/Sio2 substrat, (c) och den vridna Mos2 struktur. Alla skalstreck i de optiska bilderna mäter 5 μm. (d) AFM bild av den vridna Mos2 struktur med en linjeprofil (infälld) längs den riktning som anges av den svarta streckade linjen. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Den hembyggda transfer setup presenteras här erbjuder en metod för att bygga nya lager material med både lateral och rotationskontroll. Jämfört med andra lösningar som beskrivs i litteraturen10,25, vårt system kräver inte komplex infrastruktur, men det uppnår målet med kontrollerad anpassning av 2D-kristaller.
Det mest kritiska steget i förfarandet är att justera och placera den översta kristallen i kontakt med botten en. Vibrationer kan vara en orsak till en misslyckad anpassning, därför måste man minimera sin effekt. I detta avseende är fördelen med den "handsfree" set-up som presenteras här att användaren inte riskerar att införa vibrationer som orsakas av manuell hantering av manipulatorer. Ytterligare förbättringar kan åstadkommas genom att placera set-up i en miljö med lägre vibrationer eller på ett bord utrustat med vibrationsdämpande mekanismer.
Eftersom rotations anpassningen blir en mer och viktigare parameter att tänka på när man skapar van der Waals heterostructures, är rotations förmågan hos denna överförings inställning en av dess styrkor. Faktumet, att det optiska mikroskopet begränsas, i att lösa, kantar av båda kristaller föreställer huvudsakligt begränsningen i justeringen precision.
Inte alla 2D-material är inerta i luft. Kristaller som svart fosfor (BP)26 eller krom triiodide (CRI3)27,28 är kända för att brytas ned vid exponering för luft. Därför, för att skapa heterostrukturer med hjälp av dessa material, och bevara det orörda gränssnittet, skulle överföringsförfarandet måste ske i en inert miljö som inuti en glovebox. Eftersom överföringen instrumentering presenteras här är "handsfree", det kan drivas i en glovebox där dessa inerta material kan användas.
Slutligen kan den Staplings metod som presenteras här ha bredare tillämplighet och kan utvidgas till situationer när två kristaller eller en kristall och ett substrat måste justeras exakt i sidled och rotationally.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har inget att avslöja. Författarna har inga konkurrerande ekonomiska intressen.
Acknowledgments
Författarna erkänner finansiering från University of Ottawa och NSERC Discovery Grant RGPIN-2016-06717 och 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).
