Yüksek Kaliteli Grafen Bazlı Moiré Superlattice Cihazları için Optimize Edilmiş Üretim Prosedürü

Araştırmamız, yeni kuantum fenomenlerini keşfetmeyi ve araştırmayı ve yeni elektronik cihazlar geliştirmeyi amaçlayan iki boyutlu malzemelerin ve heteroyapılarının kuantum elektronik özelliklerine odaklanmaktadır. İki boyutlu malzemelerin heteroyapılarının özelliklerinin, katmanlar arasındaki açının bir fonksiyonu olarak değiştiği büküm tornalama alanına öncülük ettik. En etkili keşif, sihirli anjiyografide süper bağlantıydı.

Nanofabrikasyon işlemi sırasında ortaya çıkan ısıtıcı gerinim bozukluğu ve kafes gevşemesi nedeniyle hassas bir büküm açısı elde etmek zor olmaya devam etmektedir, bu da genellikle homojenliğin tasarlanmasına ve numuneler arasında tekrarlanabilirliğin sınırlandırılmasına yol açar. Bu protokol, daha fazla araştırmacının yüksek kaliteli grafen hareli cihazları güvenilir bir şekilde oluşturmasına ve bu alandaki ilerlemeyi hızlandırmasına olanak tanıyarak, tekdüzeliği ve verimi artırmak için her üretim adımını optimize etme deneyimimizi yansıtıyor.

[Ekran Okuyucusu] Başlamak için, transfer kurulumunun numune aşamasına süper sürekli bir lazerle entegre edilmiş bir grafen gofret yerleştirin. Kamera penceresinin üzerinde yüzerken Inkscape penceresini yarı saydam yapmak için göz atma özelliğini kullanın. Grafen sınırını ve planlanan lazer kesim çizgilerini ana hatlarıyla belirtmek için Inkscape'deki BZA eğrileri ve düz çizgiler çiz işlevini kullanın. Şimdi lazeri açın ve ışın noktası görünene kadar yoğunluğu artırın. Işın noktasını planlanan bir lazer kesim çizgisinin başlangıcıyla hizalamak için numune aşamasını ayarlayın. Ardından, ışın noktasını planlanan lazer kesim çizgisi boyunca yönlendirmek için numune aşamasını hareket ettirin. Lazer yoğunluğunu sıfırladıktan sonra lazer kesim hattını inceleyin. Planlanan tüm çizgiler lazerle kesilene kadar adımları tekrarlayın. Üst altıgen bor nitrit pulunu almak için, düz kenar dikey olana ve sağ tarafa yerleştirilene kadar pulun yönünü ayarlayın. PC ve PDMS stamp ile cam sürgüyü soketin içine iki ila üç derecelik aşağı doğru eğim açısıyla nazikçe sıkıştırın. Cam sürgü numune plakasının üzerine gelene kadar kayar tepsiyi kullanarak soketi sola kaydırın, ardından manuel olarak yerine kilitleyin. S'yi ayarladıktan sonraamps sıcaklık 50 santigrat dereceye ayarlayın, Z yönü aktüatörünü kullanarak cam sürgüyü aşağı doğru takın. Mikroskobu polikarbonat filme odaklayın ve yüzey temizliğini kontrol edin. Altıgen bor nitrür pulunu seçilen temiz bölgeye hareket ettirin ve sürgüyü daha da aşağı doğru hareket ettirin. Şimdi damgayı, altıgen bor nitrür pulunu tamamen kaplayana kadar saniyede beş mikrometre hızla gofret üzerine yerleştirin, ardından numune aşaması sıcaklığını 80 santigrat dereceye ayarlayın. Numune aşaması sıcaklığı 80 santigrat dereceye ulaştıktan sonra, dalga cephesi altıgen bor nitrit düz kenarına yakın olana kadar damgayı saniyede beş mikrometre ile ayırın, ardından pulu saniyede iki mikrometre azaltılmış bir hızla alın. Bir kez alındıktan sonra, polikarbonat filmi gofretten ayırmak için hızı saniyede beş mikrometreye yükseltin. Sahne ısıtıcısını kapatın ve su soğutma sistemini açın. Sıcaklık 45 santigrat derecenin altına düştüğünde su soğutma sistemini kapatın. Cam sürgüyü saniyede bir milimetre hızla tamamen çıkarın. Yeni lazerle kesilmiş grafenli gofreti numune aşamasına yerleştirin ve 10X objektifi kullanarak grafeni bulun. Pul yönünü, lazer kesim çizgileri altıgen bor nitrür düz kenarına paralel olacak şekilde ayarlayın. Lazer kesim çizgileri de dahil olmak üzere Inkscape'de grafen sınırını ana hatlarıyla belirtin. Şimdi cam sürgüyü, üst altıgen bor nitrür pulu ile PC ve PDMS damgası grafen gofretin iki milimetre üzerinde olacak şekilde önceden yerleştirilmiş konuma getirin. Altıgen bor nitrürü grafen çizimiyle eşleştirmek için pul düz kenarını lazer kesim çizgisinin merkeziyle hizalayın. Mikroskobu grafene odaklanacak şekilde ayarlayın ve onu Inkscape çizimine hizalayın. Ardından üst pula odaklanın ve cam sürgüyü çizimine hizalamak için XY yönünde hareket ettirin. Önceden kesilmiş grafenden biraz daha yüksek bir odak düzlemine yeniden odaklandıktan sonra, üst pul netlenene kadar cam sürgüyü saniyede 0,1 milimetre hızla aşağı doğru hareket ettirin. Grafene yeniden odaklanın ve hızı saniyede beş mikrometreye ayarlayın. Gofret ile temas etmediğinden emin olurken, pul kabaca görünür hale gelene kadar damgayı yavaşça takın. Pulu gofret ile temas edene kadar aşağı doğru takmaya devam edin. Dalga cephesi pulun sol kenarına yakın olana kadar damgayı saniyede 0,5 mikrometre hızla takın. Hızı saniyede 0,02 mikrometre azaltın ve ilk grafen parçasıyla temas etmek için etkileşime devam edin. Pul ilk grafen parçasını tamamen kapladığında ve düz kenara sabitlendiğinde, etkileşimi durdurun. Dalga cephesi geri çekilmeye başlayana kadar sahneyi saniyede beş mikrometre hızla yukarı doğru hareket ettirerek histerezisi temizleyin. Grafeni nazikçe almak için saniyede 0,02 mikrometrelik bir ayrılma hızı ayarlayın. Dalga cephesi puldan uzaklaştığında, damgayı gofretten tamamen ayırmak için hızı saniyede beş mikrometreye yükseltin. Şimdi tüm grafen çizimini Inkscape'de kopyalayın ve istediğiniz büküm açısına göre döndürün. Örtüşmeyi en üst düzeye çıkarmak için kopya çizimindeki ikinci grafen parçasını orijinal çizimdeki ilk parçayla hizalayın. Numuneyi istenen büküm açısına göre döndürün. Gofret üzerinde kalan grafeni kopyalanan çizimle hizalayın. Cam slayt üzerindeki üst altıgen bor nitrür puluna odaklanın ve çizime hizalayın. Pulları çizimlere hizaladıktan sonra, kalan grafeni almak için gösterilen adımları tekrarlayın. Alındıktan sonra, mikroskop altında üst yığının kalitesini inceleyin. Gofret'i önceden temizlenmiş, kabarcıksız alt kapağı ile numune tablasına yerleştirin. Inkscape kullanarak alt kapının sınırını çizin. Bükülmüş çift katmanlı grafeni grafit parmağa yerleştirmek için üst yığının çizimini alt kapının çizimiyle hizalayın. Kapsüllemeden sonra polikarbonat filmi yırtmak için numune aşaması sıcaklığını 160 santigrat dereceye ayarlayın, ardından cam sürgüyü üst yığınla yükleyin ve önceden yerine getirilmiş konuma getirin. Hem alt kapağı hem de üst yığını çizimlere kabaca hizalayın. Alt kapıya odaklanın, ardından odak düzlemini hafifçe kaldırın. Alt kapı ile üst yığın arasında başka bir orta odak düzlemi belirleyin, ardından hızı saniyede beş mikrometreye ayarlayın ve üst yığın görünene kadar damgayı takın. Her ikisini de çizimlere doğru şekilde hizalayın. Numune aşaması 150 santigrat derecenin üzerinde olduğunda, dalga cephesi alt kapıya yakın olana kadar damgayı saniyede beş mikrometre hızla takın, ardından hızı saniyede 0,5 mikrometreye düşürün. Üst yığını yavaşça alt kapıya geçirin. Dalga cephesi üst yığını geçtiğinde, damgayı gofrete tam olarak oturtmak için hızı saniyede beş mikrometreye yükseltin, ardından damgayı saniyede beş mikrometre hızla ayırın. Damgayı gofretten tamamen ayırdıktan sonra, damgayı saniyede beş mikrometre hızla üç saniye yukarı kaldırın. Polikarbonat filmi yırtmak için XY yönlerinde hareket ettirmeye başlayın. Cam sürgüyü saniyede bir milimetre hızla tamamen ayırın ve soketten çıkarın. Sahne ısıtıcısını kapatın ve su soğutma sistemini etkinleştirin. Sıcaklık oda sıcaklığına düştüğünde, gofreti çıkarın ve optik mikroskop altında inceleyin. Dört katlı dejenere arazi çıkış fanları, yüksek kaliteli sihirli açılı bükülmüş çift katmanlı grafen cihazındaki hem yük nötrlük noktasından hem de süper kafes boşluklarından ortaya çıktı ve daha yüksek manyetik alanlarda iki kat veya bir kat dejenerasyonlara ayrıldı. Simetri kırık iki kat dejenere arazi çıkış fanları, yarı doldurma durumlarında tanımlandı ve bu da ilişkili yalıtım davranışını gösterdi. Süper iletken kubbe, yarı doldurma durumu etrafında arazi çıkış fanının altına yerleştirildi. Sıcaklığa bağlı direnç ölçümleri, yarı doldurma durumunun her iki tarafında iki süper iletken kubbe ortaya çıkardı ve maksimum kritik sıcaklık yaklaşık 1.7 Kelvin'e ulaştı. Ölçülen 14 cihaz arasında, optimum kritik sıcaklık, teorik tahminlerle tutarlı olarak 1.08 dereceye yakın bir bükülme açısında zirve yaptı. Sihirli açıya yakın düzensiz cihazlar, sıcaklık profillerine karşı dirençlerinde görüldüğü gibi, yüksek kaliteli cihazlara kıyasla önemli ölçüde azaltılmış kritik sıcaklıklar sergiledi. Bu gözlemler, yüksek kaliteli grafen bazlı Moire süper kafes cihazları elde etmek için üretim prosedürünü optimize etmenin önemini vurgulamaktadır.