Bu çalışma, iki boyutlu malzemelerin tek pullarını üretmek ve bunları yalnızca van der Waals etkileşimlerini kullanarak karmaşık heteroyapılara monte etmek için kalıntı içermeyen bir üretim metodolojisi sunmaktadır. Teknik, harici maddelere ve özel deneysel koşullara olan ihtiyacı ortadan kaldırarak, aşağıdan yukarıya, yukarıdan aşağıya ve modüler istifleme işlemleri yoluyla karmaşık heteroyapı montajlarını mümkün kılar.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
İki Boyutlu Malzemelerin Van der Waals Heteroyapılarının Kalıntısız İmalatı
* These authors contributed equally
Bu makalede
Özet
Özet
Bu çalışmada, daha sonra karmaşık heteroyapılar halinde bir araya getirilen iki boyutlu (2D) malzemelerin kalıntı içermeyen tek pullarını üretmek için van der Waals (vdW) etkileşimlerini kullanan benzersiz bir metodoloji sunulmaktadır. Yaklaşım, pulların özelliklerini ve performanslarını etkileyebilecek herhangi bir kalıntıdan arınmış olmasını sağlamaya odaklanır. Atomik kuvvet mikroskobu ve Raman spektroskopisinden elde edilen kanıtlar, aktarılan altıgen bor nitrür (h-BN) ve molibden disülfür (MoS2) pullarının, elektronik ve optoelektronikteki çeşitli uygulamalar için çok önemli olan mükemmel düzlük ve gerinimsiz özellikler sergilediğini doğrulamaktadır. Ayrıca, bir hedef pulun alma ve bırakma işlemleri, ister normal ister kesme olsun, arayüzde uygulanan kuvvetin türü tarafından kontrol edilen kalıntı içermeyen bir damga kullanılarak gösterilir. Kalıntı bırakmayan damganın hareketini dikkatli bir şekilde yönlendirerek, h-BN / MoS2 / h-BN heteroyapılarının başarılı bir şekilde montajı, hem aşağıdan yukarıya hem de yukarıdan aşağıya istifleme işlemleri yoluyla elde edilir. Ayrıca, önceden monte edilmiş heteroyapılar, önerilen metodolojinin çok yönlülüğünü sergileyen daha karmaşık bir heteroyapı oluşturmak için modüler olarak istiflendi. Bu çalışma, yalnızca 2D malzemelerin kalıntı bırakmayan tek pullarının elde edilmesini sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda vdW heteroyapılarında gelişmiş üretim tekniklerinin önünü açıyor.
Giriş
İki boyutlu (2D) malzemelerin hızlı gelişimi, çok sayıda araştırma alanını önemli ölçüde dönüştürerek gelişmiş cihazlar için benzeri görülmemiş fırsatlar yarattı. Olağanüstü elektriksel iletkenlik, mekanik mukavemet ve termal kararlılık dahil olmak üzere bu malzemelerin dikkat çekici özellikleri, onları elektronik ve optoelektronik cihazlar, termal yönetim çözümleri, enerji depolama sistemleri ve sensörlerdeki uygulamalar için ideal adaylar haline getirir 1,2,3,4,5,6,7,8
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
Bu çalışmada kullanılan sarf malzeme ve ekipmanların detayları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Kalıntı içermeyen imalat için enstrümantasyon
NOT: 2D malzemelerin kalıntı bırakmadan üretimi, özelleştirilmiş bir kuru transfer kurulumu kullanılarak ortam koşulları altında gerçekleştirilir. Kurulum üç ana bileşenden oluşur: özelleştirilmiş bir optik mikroskop, bir XY ekseni numune aşaması ve bir XYZ ekseni damga manipülatörü (Şekil 1A). Bu bileşenler, çalışma sırasında dış rahatsızlığı en aza indirmek için titreşim önleyici bir masay....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
Burada açıklanan protokol, yalnızca vdW etkileşimlerini kullanarak kalıntı içermeyen tek pullar ve karmaşık heteroyapı düzenekleri üretir. Önceki çalışmada, kalıntı içermeyen MoS2 pullarının yüzey morfolojisi, kimyasal bileşimi ve elektriksel özelliklerinin kapsamlı karakterizasyonları yapılmıştır22. Şekil 7'de gösterildiği gibi, yüzey yapısını atomik düzeyde incelemek için HR-TEM kullanıldı. HR-TEM görüntüsü ve seçilen alan.......
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
vdW etkileşimlerinden yararlanmak ve vdW arayüzünde uygulanan kuvvetlerin yönünü kontrol etmek, kalıntı içermeyen tek pullardan heteroyapılara kadar çeşitli yapıların birleştirilmesini sağlar. Diğer yaklaşımların aksine, bu yöntem karmaşık altyapıya, sıkı üretim süreçlerine ve polimerlere, çözücülere veya sıcaklık değişimlerine maruz kalma gibi deneysel değişkenlere olan ihtiyacı ortadan kaldırır23,24. Kalıntı bırakmayan tek pull.......
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Teşekkürler
Bu araştırma, Kore hükümeti (Bilim ve BİT Bakanlığı) tarafından finanse edilen Kore Ulusal Araştırma Vakfı (NRF) hibesi (RS-2022-NR070247 ve RS-2023-00218908) ve GIST tarafından finanse edilen GIST-MIT Araştırma İşbirliği hibesi tarafından desteklenmiştir.
....Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Atomik kuvvet mikroskobu | Park Sistemleri | XE-100 Serisi | |
| Konfokal Raman mikroskobu | Horiba | LabRAM İK Evrimi | |
| Temas modu AFM uç | Nanosensörler | PPP-DEVAMI | Temas modu ölçümü için, Yay sabiti: 0.2 N/m |
| Dijital kamera | SONY | E3ISPM06300KPB | |
| Çift taraflı Kapton bant | Daehyun ST | ST-930H Serisi | Tek taraflı bandı cam slayta yapıştırmak için |
| h-BN kristali | 2D Yarı İletkenler | BLK-hBN | Yüksek basınçlı örs hücre büyümesi |
| MoS2 kristali | 2D Yarı İletkenler | BLK-MoS2-SYN | Sentetik Kristal, akı bölgesi büyümesi |
| Temassız mod AFM uç | Nanosensörler | PPP-NCHR | Nano sıkma için, Yüksek yay sabiti: 42 N/m |
| Optik mikroskop | OLYMPUS | BX51 Serisi | |
| Plazma sistemi | Femto Bilimi | SEVIMLI-1MP/R | Oksijen plazma tedavisi için |
| Tek taraflı bant | Nitto Denko | Revalpha RA-98LS(N) | Yüksek sertlikte bant |
| Ultrasonik temizleyici | Branson | 5510E-DTH |
Kaynaklar
- Piacentini, A., et al. Stable Al2O3 encapsulation of MoS2-FETs enabled by CVD grown h-BN. Adv Electron Mater. 8 (9), 2200123(2022).
- Wu, Y., et al. scaled graphene transistors on diamond-like carbon. Nature. 472 (7341), 74-78 (2011).
- Zhang, S., <....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
