Hassas rotasyonel hizalama ile Van der Waals Heterostructures imalatı

Bu protokol, daha önce ulaşılamayan fiziksel fenomenleri ortaya çıkarmak veya teknolojik uygulamalar için üstün cihazlar geliştirmek amacıyla doğada daha önce var olmayan malzemelerin oluşturulmasına olanak sağlar. Bu tekniğin en büyük avantajı, ekipmanın uzaktan ve bir ortam kontrolünde çalıştırılabiliyor olması ve bu durum manuel hata riskini azaltabilir ve aynı zamanda numune temizliğini artırabilir. Ayrıca, sistem bir dönme aşaması ile donatılmıştır, ve bu kullanıcı iki pul arasında alt derece açısal hizalama ulaşmak için izin verir.

İnce kristaller ve küçük yüzey alanları ile çalışırken, uygun büyüklükte bir pulun tanımlanması eğitimsiz göze zor layıcı olabilir. Ayrıca, kristalin küçük boyutu aktarım işlemi sırasında kolayca yanlış hizalamaya yol açabilir. Bu nedenle bu adımları titizlikle yürütülmesi önerilir.

Protokoldeki birçok adım, açıklanması zor belirli ayrıntılara sahiptir, ancak görsel olarak sunulduğunda takip etmesi çok daha kolaydır. Aktarım işlemini görselleştirmek için, parlak alan aydınlatması altında çalışabilen optik mikroskoptan yararlanın. Mikroskobu 5x, 50x ve 100x uzun çalışma mesafesi hedefleri ile donatın.

Mikroskop aynı zamanda bilgisayara bağlanan bir kamera ile donatılmış olmalıdır. Kristallerin konumunu tek tek kontrol etmek için burada gösterilen iki ayrı manipülatörü donatın. Bir cam slayt destekleyebilir özel örnek tutucular imal.

Bu örnek tutucu, üst kristali konumlandırmak için kullanılacaktır. Alt manipülatörler için, işlenmiş cam seramik tutucuya düz bir ısıtma elemanı yerleştirin ve dönen sahneye yapıştırın. Daha sonra, ısıtma elemanını bir güç kaynağına ve sıcaklık kontrol ünitesine bağlayın.

Aseton dolu bir kabın içinde silikon silikon oksit gofretbir bir-by-one-santimetre kare batırın ve sonra bir ultrasonik temizleyici içine beher yerleştirin. 10 dakika sonra, beher gelen gofret kaldırmak ve izopropanol ile durulayın, sonra bir azot tabancası kullanarak gofret kuru bir çift cımbız kullanın. Daha sonra, kristalin bir kısmını dikkatlice çıkarın ve yarı iletken dereceli yapışkan bant parçasının üzerine yerleştirin.

İkinci bir yapışkan bant alın ve kristali tutan ilk teyp üzerinde sıkıca bastırın. Birkaç kez tekrarlayarak, kristal birçok ince parçalar üretmek için bant iki parça soyma. Taze temizlenmiş bir substrat üzerine ince 2D kristalleri ile yapışkan bant basın, kristal substrat ile doğrudan temas halinde olduğu gibi ve substrat üzerinde peeling pulları bırakmak için bant soyma.

Kalan yapıştırıcıyı çıkarmak için, elde edilen örneği aseton dolu bir kabın içine yerleştirin. 10 dakika sonra, numuneyi çıkarın, isopropanol ile durulayın ve azot tabancası ile kurulayın. Pulun optik kontrastını substratla değerlendirerek kalınlıklarını tahmin etmek için optik mikroskop kullanarak eksfoliye pulları inceleyin.

Ardından, yüzey morfolojisini daha iyi ölçmek ve pul kalınlığını ölçmek için dokunma modunda AFM'yi kullanın. Bağlı bir polimetilmetakrilat film ile cam bir slayt üzerinde kristal peeling tarafından transfer işlemi için üst substrat hazırlayın. Daha önce gösterildiği gibi temiz bir substrat elde ettikten sonra, bir spin coater üzerine substrat yerleştirin ve polivinil alkol ile kaplayın.

Yaklaşık 450 nanometre kalınlığında bir tabaka üretmek için bir dakika için 3,000 RPM'de substratı döndürün. Daha sonra, bir sıcak plaka üzerine doğrudan substrat yerleştirin ve beş dakika boyunca 75 santigrat derece ortaya pişirin. Soğuduktan sonra, substratgeri spin coater üzerine yerleştirin ve polimetilmetakrilat ile kaplayın.

Spin kat pmma bir dakika için 1, 500 RPM substrat üzerine PMMA bir 820 nanometre kalınlığında tabaka. Spin kaplama sonra, sıcak plaka üzerine geri substrat yerleştirin ve 75 santigrat derece ortaya fırında. Beş dakika sonra, alt tabakayı sıcak plakadan çıkarın ve bant çerçevesi oluşturmak için kenarlarına yapışkan bant parçaları yerleştirin.

Daha sonra, bir önceki bölümde gösterildiği gibi PMMA yüzeyine mekanik olarak 2B kristal imal edin. PMMA'yı PVA'dan ayırmak için keskin bir cımbız kullanın ve bant çerçevesini yavaşça soyun. PMMA tabakası ve eksfoliye kristal, bant çerçevesi ile birlikte, silikon-oksit-gofret substrat PVA ayıracak.

Ardından, teyp çerçevesini ters çevirin ve kristalin aşağıya bakacak şekilde işlenmiş bir desteğe yerleştirin. Numuneyi optik mikroskobun altına yerleştirin ve pmma filmine tam olarak küçük bir yıkAyıcama yerleştirmek için bir çift keskin cımbız kullanın, böylece istenilen pulu çevreleyin. Daha sonra, bir cam slayt indirin ve maruz bant karşı basarak polimer yapıştırın.

Hazırlanan substratı transfer kurulumunun alt aşamasına yerleştirin. Bu alt tabakada, istenilen pulun konumunu belirleyin. Bu pul alt kristal olacak.

Daha sonra, üst substrat transfer kurulumu üst substrat sahibi içine yerleştirin. Düşük büyütme hedefi kullanarak, alt tabakayı odak haline getirin ve istenilen pulu ortalayın. Hedef tarafından görülene kadar üst tabakayı yavaşça indirin.

Daha sonra, yanal konumunu ve iki pul dönme hizalama ayarlayın. Pullar istenildiği gibi hizalanmaya yakın olduğunda, 50x hedefine geçin ve pul hizasını ayarlarken üst yüzeyi indirmeye devam edin. Daha sonra, bir kez hizalanmış, üst pul tamamen alt pul temas edene kadar üst substrat düşürün.

Temas renk ani bir değişiklik nedeniyle fark edilir. Temas yapıldığında, PMMA'nın alt alt tabakaya daha iyi yapışması için alt yüzeyi 75 santigrat dereceye ısıtın. PMMA cam kaydıraktan ayıracaktır.

Ardından, PMMA filmini çıkarmak için alt tabakayı temizleyin. Pul transferi damgalama yöntemini kullanmak için, ilk olarak alt katmanı transfer kurulumunun alt aşamasına yerleştirin. Bu substrat üzerinde, alt kristal olacak istenilen pul konumunu belirleyin.

Daha sonra, üst substrat transfer kurulum sahibi içine yerleştirin ve 100 derece Santigrat alt substrat ısı. Daha sonra, hizalayın ve alt pul ile temas üst kristal getirmek. Bir kez tam temas iki pul arasında yapılır, yavaş yavaş üst substrat yükseltmek.

Bu, puldan alt tabakaya üst pulun düşmesiyle sonuçlanır. Rhenium disülfür kristalleri açısal hizalama göstermek için idealdir, mekanik iyi tanımlanmış kenarları ile uzatılmış çubuklar olarak exfoliates çünkü. Burada, üst pul bu videoda gösterilen PDMS damgalama yöntemi kullanılarak alt kristal75 derecelik bir açıyla yerleştirildi.

Atomik kuvvet mikroskobu, üst ve alt pullar arasındaki büküm açısını tam olarak ölçmek için kullanılmıştır. PMMA PVA yordamı kullanılarak, transfer kurulumu başarılı mobibdenum disülfür iki monokatmanlı pul oluşan bir yapı oluşturmak için kullanılmıştır. Bireysel monolayers burada PMMA ve silikon-dioksit üzerine peeling gösterilir.

Gösterilen prosedür optik mikroskop ile burada gösterilen yapıda sonuçlanır. Yığılmış monolayer kalınlığı ve göreli konumu gibi daha fazla ayrıntı, AFM kullanılarak teyit edilebilir. Bu işlemin en önemli kısımları pulların yanal ve dönme hizalamasIdır.

Diğer transfer yöntemleri mevcut ve benzer bir protokol izleyin ve farklı polimerler ve iki boyutlu kristaller belirli yapıları imal etmek için kullanılabilir. Ve tabii ki, ek temizleme yöntemleri bozulmamış kristal yüzeyler ve arayüzler sağlamak için kullanılabilir. PMMA, aseton ve diğerleri gibi kimyasallar kullanırken, uygun kişisel koruyucu ekipman giymek ve bir duman başlık gibi iyi havalandırılmış bir ortamda adımları yürütmek için emin olun.