우리의 연구는 어떠한 계약에 따라 이사, 과학의 사무실, 에너지 SP2 프로그램의 미국학과의 기본 에너지 과학의 사무실에 의해 지원되었다. DE-AC02-05CH11231 (STM 계측 개발 및 장치 통합); 해군 연구소 (소자 특성화)의 사무실없고, NSF 상 더. CMMI-1235361 (DI / DV 영상). STM 데이터를 분석하고 WSxM 소프트웨어를 사용하여 표현 하였다. (33) DW 및 AJB는 국방 과학 및 공학 대학원 원정대 (NDSEG) 프로그램을 통해 국방부 (DoD), 32 CFR (168A)에 의해 지원되었다.

구리 포일 (22, 23) 1. 전기 연마 주 : 전기 화학적 연마 표면의 보호 코팅을 제거하여 그래 핀 성장 베어 구리 표면을 노출 및 성장 종의 밀도를 제어한다. <ol><li> 100ml의 초순수, 50 ml의 에탄올, 50 ml의 인산과, 10 mL의 이소프로판올 및 우레아 1g을 혼합하여 전기 화학 연마 액을 준비한다. </li><li> 3cm 포일 여러에 3cm를 구리 호일을 잘라. 참고 : 각 호일은 양극 또는 음극 중 어느 역할을한다. </li><li> 홀더가 수직으로 구리 호일 패스와 전원의 적절한 단자에 연결하여 양극 / 음극을 설정한다. 참고 : 양극 (양극 단자)는 그래 핀 성장을위한 전기 화학적 연마 할 것이다. </li><li> 연마가 시작되기 전에, 전원 공급에 4.8 V의 일정한 전압을 설정한다. </li><li> 양극과 음극 자마자 전원인가하는 동시에 electrochemi 딥핑칼 연마 액. 약 2cm에 의해 전극을 분리합니다. 그 결과 현재 1-2 (A) 사이에 있는지 확인하십시오 </li><li> 전원을 OFF하여 2 분 후에 전기 화학적 연마를 중지. 양극을 가지고 즉시 초순수, 아세톤, 이소프로판올과 별도로 씻어. </li><li> N 2 가스로 세척 구리 호일을 불어 - 건조하고 마른 용기에 보관하십시오. </li></ol> 구리 포일 22-25에 그래 핀 2. 화학 기상 증착 (CVD) <ol><li> CVD로에서 석영 관을 배치하고 KF 피팅 가스 라인의 나머지 부분에 튜브를 연결한다. </li><li> 석영 보트 위에 전기 화학적 연마 구리 호일을 놓습니다. 구리 호일은 CVD 노의 중앙에 위치 할 때까지 긴 막대를 사용하여, 석영 관으로 석영 보트를 밀어. KF 피팅 시스템을 묶습니다. </li><li> 러핑 펌프 시스템을 펌프. H 2 퍼지 시스템. </li><li> 1,050에 온도를 진입로(6), C (H) (2) (200) SCCM과. 2 시간 동안 같은 기체 흐름으로 1050 ℃에서 어닐링. 참고 : 온도를 통해 측정 내장 된 K 형 열전대 튜브로에서. </li><li> 같은 가스 흐름과 1030 ° C까지 냉각. 40 SCCM의 메탄과 10 SCCM H 2와 10 분 동안 그래 핀을 성장. </li><li> 즉시 성장이 끝난로, 불법 행위 아래로 급속히 냉각로 후드를 엽니 다. 같은 가스 흐름을 유지합니다. </li><li> 온도가 100 ° C 이하가되면, 가스 흐름을 끕니다. </li><li> 펌프의 전원을 끕니다. 천천히 가스 라인과 N 2 가스 실린더 사이의 미터링 밸브를 열어 N 2 가스를 환기 시스템. </li><li> 샘플을 가져 가라. 원하는 크기와 조각으로 구리 호일을 잘라. </li><li> 데시 케이 터 내부의 건조 용기에 샘플을 저장합니다. </li></ol> SiO2를 칩에 H-BN의 3. 기계적 박리 19-21 <ol><li> 그런가 2 칩을 청소합니다. 참고 : SIO 2 칩은 대량시의 상단에 약 285 nm 두께의 SiO2 층으로 구성되어 있습니다. <ol><li> 다이아몬드 스크라이브를 사용하여 1cm 칩 약 1cm로의 SiO2 웨이퍼를 잘라. </li><li> 물과 이소프로판올과의 SiO2 칩을 씻어. 각 린스 후 물 / 이소프로판올로 덮여의 SiO2 표면을 유지합니다. </li><li> 표면에서 액체를 제거하는 스핀 코터에 SiO2로 칩을 놓습니다. 15 초 동안 3,000 RPM으로 칩을 스핀. </li><li> 어두운 필드 설​​정으로 광학 현미경 칩의 청결을 확인합니다. 참고 : 어두운 필드 설​​정에서, 고체 불순물이 밝은 입자를 나타납니다. </li></ol></li><li> 광학 현미경으로 깨끗한 테이블에 깨끗한 그런가 2 칩, 각질 제거 테이프, 및 H-BN 결정을 놓습니다. </li><li> 부모 테이프와 두 번째 테이프 : 테이프의 두 스트립을 준비합니다. 그들의 끈끈한면과 테이블에 모두를 놓습니다. 부모 테이프의 접착면에 H-BN 결정을 놓습니다. </li><li> 의 배치부모 테이프의 H-BN의 결정을 통해 두 번째 테이프의 ticky면 (두 번째 부모 테이프의 접착면이 접촉되도록). 갇혀있는 공기 방울을 제거하기 위해 조심스럽게 결정을 통해 문질러. </li><li> 두 번째 테이프에 H-BN 결정 각질을 제거하는 두 번째 테이프를 벗겨. 향후 사용을 위해 부모 테이프를 보관합니다. </li><li> 그 자체로 두 번째 테이프를 접어 결정을 통해 부드럽게 문질러, 테이프를 벗겨. H-BN의 결정이 제 2 테이프마다의 신선한 새로운 영역으로 전송되도록 상기 제 테이프를 접어,이 과정을 10 회 반복한다. </li><li> 현미경 깨끗한 그런가 2 칩을 놓습니다. SiO2를 칩에 H-BN의 결정을 함유하는 제 테이프의 영역 막대기. 테이프는 곧 박리 단계에서 칩을 확보 현미경 스탠드에 붙어 있는지 확인합니다. </li><li> 천천히 현미경 프로세스 모니터링, 테이프를 벗겨. 테이프가 거의 박리 같이, SiO2를 개최하는 집게를 사용 </su대신에 B&gt; 칩. 참고 : 너무 빨리 박리 칩에 덜 H-BN 부스러기가 발생합니다. </li><li> 테이프가 박리되면, CVD 노 내부 칩을 놓는다. 2 시간 동안 500 ℃에서 공기 중에서 어닐링 칩. </li></ol> 4. 폴리 (메틸 메타 크릴 레이트) (PMMA) 위에 그래 핀의 26-28 전송 H-BN / SiO2로 <ol><li> 그래 핀 / 구리 / 그래 핀 박막에 PMMA (A4)의 한 방울을 넣어. 스핀 코트 30 초에 3,000 RPM과 박. 참고 : 50ml을 (AQ)이 곧 에칭 단계에서 Cu 층을 멀리 에칭으로 PMMA / 그래 핀 층이 반응 (그림 2) 남아있는 동안, 뒷면 그래 핀이 떨어질 것입니다. </li><li> 50ml을 (AQ), 초순수에 5 분, 50ml을 (AQ), 5 1 분에 1.5 분 : 50ml을 방지 숟가락을 사용하여, 스핀 코팅 구리 포일이 순서대로 다음 솔루션에 대한 플로트하자 초순수에 분, 50ml을 (AQ), 초순수에 5 분, 초 순수 식 수용에 5 분에서 15 분R 및 초순수에 30 분. 별도의 비커에 각각의 초순수 목욕을 준비합니다. </li><li> H-BN / SiO2를 칩 PMMA / 그래 핀 샘플을 물고기. 물을 제거하기 위해 10 분 동안 80 ℃에서 핫 플레이트에 놓고, 180 ° C에서 15 분 (27)은 PMMA 필름을 이완하기 위해. </li><li> CH 2 CL 2 O의 PMMA / 그래 핀 / H-BN / SiO2로 칩을 배치 / N은 PMMA 층을 용해합니다. </li></ol> 5. 아르곤 / H 2 어닐링 (29, 30) <ol><li> CVD 노에 석영 관을 배치하고 KF 피팅 가스 라인의 나머지 부분에 튜브를 연결한다. </li><li> 석영 보트에 그래 핀 / BN / SiO2로 칩을 놓습니다. 칩은 CVD 노의 중앙에 위치 할 때까지 긴 막대를 사용하여, 석영 관으로 석영 보트를 밀어. KF 피팅 시스템을 묶습니다. </li><li> 러핑 펌프 시스템을 펌프. H (2) 및 아르곤으로 퍼지 시스템. </li><li> 100 SC와 1 기압의 압력을 구축cm의 H (2) 및 (200)는 계량 밸브 Ar에 SCCM. 압력이 1 기압에 도달하면, 1 기압의 압력을 안정화하기 위해 계량 밸브의 개구 크기를 조정한다. </li><li> 같은 가스 흐름과 5 시간 동안 350 ° C의 온도와 어닐링을 램프. </li><li> 동일한 가스 흐름을 RT까지 냉각. </li><li> 온도가 100 ° C 이하가되면, 가스 흐름을 끕니다. 모든 밸브를 닫습니다. </li><li> 펌프의 전원을 끕니다. 천천히 가스 라인과 N 2 가스 실린더 사이의 미터링 밸브를 열어 N 2 가스를 환기 시스템. </li><li> 샘플을 가져 가라. 그래 핀 층과 라만 분광기 (32)와 결함 준위의 개수를 확인한다. 광학 현미경의 청결 / 균일 성을 확인합니다. 원자 힘 현미경 (AFM)과 광학 현미경 깨끗한 표시 스캔 여러 영역 샘플뿐만 아니라 작은 길이 스케일 (&lt;500 ㎚)에 청정 / 균일하게 나타나도록한다. </li><li> 내부 건조 용기에 보관데시 케이 터. </li></ol> 6. STM 측정 2-5에 대한 게이트 - 조정 가능한 그래 핀 장치를 조립 <ol><li> 아르곤 / H (2)에 50 μm의 50 μm의 금 / 티 접촉 패드를 증발은 CVD 그래 핀 / H-BN / SiO2로 샘플을 -annealed. <ol><li> 미세 조작기의 상단에 무대에 샘플을 테이프입니다. </li><li> 광학 현미경에 의해 모니터하면서, 금 / 티 접촉 표면을 피복하지 않고 관심 영역 근처에 증착 될 수 있도록 미세 조작기를 사용하여 그래 핀과 스텐실 마스크 정렬. </li><li> 전자 빔 증발기 스텐실 마스크와 시료를 옮긴다. 3 / 초에 티의 10 nm의 증발. 진공을 깨지 않고 같은 증발 세션에서 3 / 초에서 금의 30 ~ 50 nm의 증발에 의한 Ti 층을 커버. 참고 : 또한, CR 1 nm의 티타늄의 10 나노에 대한 대안으로 사용할 수 있습니다. </li><li> 단을 제거 미세 조작기 다시 스텐실 마스크와 시료를 옮긴다. </li></ol></li> &lt;리&gt; 마운트 초고 진공 (UHV) 샘플 판에 샘플. <ol><li> UHV 샘플 접시에 사파이어의 얇은 조각을 놓습니다. 주 : Si 및 STM 접지 사이의 전기적 접촉을 방지하는 절연 층으로서 사파이어 작용. 또한, 사파이어는 샘플 어닐링의 목적을위한 우수한 열 전도체이다. </li><li> 사파이어 위에 샘플을 놓습니다. 샘플에 사파이어의 또 다른 얇은 조각을 놓습니다. 사파이어는 그래 핀의 표면을 커버하지 않습니다 있는지 확인하십시오. </li><li> 금속 클램프 사파이어 / 샘플 / 사파이어 구조를 고정합니다. 전체 구조가 경직되어 있는지 확인 그렇지 않으면 그것은 STM 내부에 진동한다. </li></ol></li><li> UHV 샘플 플레이트 터미널 와이어 본드는 그래 핀 장치에 연락처를 적절한합니다. 주 : 금 증착 / 티타늄 전극이 와이어 본딩 실리콘 벌크가 와이어 본딩 게이트 전극 (도 1) 동안 분쇄한다. <ol><li> 접지 와이어 본딩 단계에 탑재 된 샘플을 놓습니다. </li><li> 광학 현미경을 사용하여 금 / 티 접점의 위치를​​ 확인합니다. </li><li> 와이어 본더를 켭니다. 와이어 본더가 공기 인 경우, N2 가스를 켜십시오. 이 결합을 할 수있는 와이어 본더를 설정합니다. </li><li> 와이어 본딩 암을 이용하여 UHV 샘플 접시에 적합한 단말기의 위에 와이어 본더의 선단을 배치. 아래로 이동하고, 와이어 본더는 본딩은 종료되었다는 것을 표시 할 때까지 부드럽게 터미널에 와이어 본더의 끝을 누릅니다. </li><li> 그래 핀 장치의 금 / 티 접촉 와이어 스레드. 아래로 이동하고, 와이어 본더는 본딩은 종료되었다는 것을 표시 할 때까지 부드럽게 금 / 티 접촉에 와이어 본더의 끝을 누릅니다. </li><li> 백 게이트로 사용될 실리콘을 노출시키기 위해 SiO2를 칩의 가장자리에 약간의 SiO2를 긁어 다이아몬드 스크라이브를 사용한다. 노출 된 실리콘에 대한 두 개의 결합 공정을 반복한다. </li><li> UHV (10-10 토르) 준비 챔버 내부에 샘플을 삽입하고 와이어 본딩 G를 어닐링300 ° C에서 raphene 장치. STM 챔버로 이동 장치. 참고 : 표면은 STM에서 깨끗한 나타날 때까지 그래 핀 장치 (. 초를 참조 의정서의 8) 열처리해야한다. 어닐링 시간은 장치의 초기 청결도에 따라 달라질 것이다. </li></ol></li></ol> (111) 표면 (31) 금 7. STM 팁 교정 <ol><li> 금 표면을 평평 / 청소 UHV 챔버 히터 무대에서 어닐링 / 금 스퍼터 (111) 샘플. 375 ℃에서 5 분 동안 어닐링,과 ar + 빔을 5 분 동안 스퍼터는 베로니카가 STM 스캐닝 단계로의 Au (111) 샘플을 이동 500 가속. </li><li> STM 팁과 금 (111) 표면에 접근. 금 (111) 헤링본 재건 될 때까지 STM 팁에 10 V 펄스를 적용하는 것은 명확하게 볼 수 있습니다. </li><li> (111) 디 / DV 스펙트럼 팁 형상을 조정하고 표준의 Au로 차분 컨덕턴스 DI / DV 스펙트럼을 비교하여 보정 팁. 31 </suP&gt; <ol><li> 깨끗한 / 평면 영역을 식별하기 위해 40 nm의 프레임 40 나노로의 Au (111) 표면을 스캔합니다. 표면이 스텝 에지의 밀도가 높은 경우, 주사를위한 새로운 영역으로 이동한다. </li><li> 조심스럽게 금 (111) 표면의 청정 지역으로 1.0 nm의 STM 팁 0.4 충돌; 이 제어 충돌이 교류 변조 전압의 전류 반응에 종속 통해 DI / DV 스펙트럼을 위해. &quot;찔러&quot;의견을 끄고 &quot;분광학을 가지고&quot;버튼을 클릭라고 (6 MV와 613.7 Hz에서) 팁 바이어스에 추가됩니다. 주 : 선단에 제공되는 AC 변조 전압 (6 MV 및 613.7 Hz로)되면, 생성 된 터널링 전류는 동일한 주파수 전류의 성분을 분리 및 디 / DV 신호를 리턴 잠금 증폭기로 간다. 샘플 바이어스 1.0 -1.0 V에서 스위핑으로이 신호를 기록하여, DI / DV 스펙트럼이 생성된다. 이 분광 프로그램은 복용 가정 작성, 지시를하기 때문에분광기는 다른 프로그램에 따라 달라집니다. </li><li> 표준 금 (111) DI / DV 스펙트럼 (그림 4)에 대한 취득 DI / DV 곡선을 확인합니다. 확인의 Au (111) 표면 상태가 DI / DV 곡선과 스펙트럼이 비정상적인 기능의 부재가 존재합니다. 측정 DI / DV 곡선이 허용되지 않는 경우, DI / DV 곡선은도 4에 도시 된 것과 같다까지 단계 7.3.2 찌름을 반복한다. </li><li> 팁 모양과 DI / DV 스펙트럼 최적화되면, 30 분에 15 기다려; STM 팁이 불안정하면 DI / DV 스펙트럼은이 기간 동안 변경된다. STM 팁이 안정적인지 아닌지를 확인하기 위해 서로 다른 위치에서 DI / DV 스펙트럼 탈환. </li><li> DI / DV 곡선이 변경된 경우 단계 7.3.2에서 포크를 반복합니다. DI / DV 곡선이 변경되지 않은 경우 그래 핀을 검사로 진행합니다. </li></ol></li></ol> 8. 스캔 그래 핀 <ol><li> TRSTM 스캐닝 단계로 그래 핀 장치를 ansfer. </li><li> STM 팁과 그래 핀 장치를 볼 수있는 장거리 광학 현미경을 사용합니다. 후 측면 팁과 관심의 H-BN 플레이크를 정렬, 그라 핀에 접근. </li><li> 2 나노 미터 면적으로 2 nm의 스캔을 시작합니다. 천천히 등 15 나노, 20 나노 20 나노, 10 나노, 15 나노 미터로, 5 나노 미터, 10 나노 미터 5 nm의 검색 창을 확대. 큰 불순물 (높이&gt; 100 오후)가 발생하면, 팁을 철회하고 다른 지역으로 이동합니다. </li><li> (참고를 참조하십시오. 21) 디 / DV 스펙트럼을 가지고 그래 핀 / H-BN 기판에 표준 DI / DV 스펙트럼 비교. 스펙트럼이 비교가 아닌 경우, 금 (111) 표면에 팁을 재조정 (절을 참조하십시오. 프로토콜의 7). </li><li> 스캔 여러 영역이 발생하는 빈도 큰 불순물 (높이&gt; 100 PM)의 감각을 얻을 수 있습니다. 이 통계치에 기초하여, 시료의 청결도를 추론. </li></ol> 그래 핀 SURFAC 9. 입금 쿨롱 불순물전자 2-4 <ol><li> 칼슘 소스를 가져옵니다. UHV 테스트 챔버 내의 잔류 가스 분석기 (RGA)와 수정 진동자 마이크로 밸런스 (QCM) 캘리포니아 원자의 증발을 보정한다. 주 : QCM은 칼슘 증착 속도를 측정하면서 RGA는 칼슘 침전물의 순도를 평가한다. <ol><li> 칼슘 소스를 통해 현재 실행합니다. </li><li> RGA 질량 스펙트럼에서 발견되는 10 -10 Torr의 칼슘 분압 때까지 전류를 증가. 칼슘 및 Ar은 동일한 질량을 가지므로 RGA에서 구분할 수 있다는 사실에 유의. </li><li> QCM와 칼슘 증착 속도 (층 / 초)를 측정한다. <ol><li> 입력 밀도 (예를 들면 1.55 g / CA 용 이온 cm 3) 기탁은 율을 증착 주파수 변위 값을 변환 할. </li><li> QCM에 대한 증착 속도 모니터 / 초의 퇴적 속도를 판독하고; 단일 층의 두께 (예를 들면, 0.228 Å위한 칼슘 이온이 이온 직경이 동일하다고 가정함으로써 층 / 초의이 변환) 예금. </li></ol></li><li> 증착 속도 모니터를 원하는 증착 속도 (예를 들어, 3.33 × 10 -5 층 / 초)를 표시 할 때까지 전류를 조정함으로써 최적의 전류를 결정. </li></ol></li><li> 증착 속도를 감안할 때 (예를 들어, 3.33 × 10 -5 층 / 초) 단계 9.1.3에서, 원하는 양을 증착하기위한 시간 (초)를 계산한다 (예를 들어, 0.01 단층) CA의 STM, 단계 9.1.3에서 최적의 현재 설정과 현장에서의 Cu (100) 표면에 칼슘을 입금. 구리는 STM과 (100)면 (단계 8.5 참조) 후 증착의 칼슘 범위와 청결을 확인; STM에서의 Cu (100) 표면 상태가 예상과 같이 나타납니다 때까지 현재 설정을 재조정. 주 : 증착 파라미터는 저조한 제어 침착 그라 장치 오염의 위험을 최소화하기 위해 구리 (100)에 먼저 최적화된다. </li><li> 동일계에서 침착을 위해 STM에 그래 핀을 이동 장치4 K. </li><li> 기탁은 그래 핀 표면에 칼슘 원자를 충전. <ol><li> 그래 핀에 CA를 증착하기 전에, 칼슘 공급원을 outgass. 단계 9.2에서 원하는 전류에 도달 할 때까지 천천히 0.25 매 50-10 분에 의해 소스 전류를 증가시킨다. 그래 핀에 도달 가스 방출 된 오염 물질을 방지하기 위해 그래 핀과 칼슘 소스 사이에 셔터를 닫습니다. </li><li> 증착 플럭스는 셔터를 열기 전에 20 분 동안 안정화하자. </li><li> 셔터와 바람직한 예금을 엽니 다 (예를 들면, 0.01 단층) 그래 핀 표면에 칼슘 이온의 양. 그래 핀 장치가 시선 칼슘 소스와이 있는지 확인하십시오. STM 팁이 시선 칼슘 소스의 STM 팁에 달라 붙는 칼슘 원자를 방지하기 위해 밖으로 있는지 확인하십시오. </li></ol></li><li> (8.5 단계 참조) 칼슘의 범위와 STM을 통한 증착 후 그래 핀 표면의 청결 상태를 확인합니다. 참고 문헌을 참조하십시오. 2, 3, 그래 핀에 쿨롱 불순물의 추가 연구 프로토콜 4. </li></ol>

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L., Kim, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+observation+of+the+quantum+Hall+effect+and+Berry&#8217;s+phase+in+graphene.">Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry&#8217;s phase in graphene.</a> Nature. 438 (7065), 201-204 (2005).</li><li>Novoselov, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+gas+of+massless+Dirac+fermions+in+graphene.">Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in graphene.</a> Nature. 438 (7065), 197-200 (2005).</li><li>Biswas, R. R., Sachdev, S., Son, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coulomb+impurity+in+graphene.">Coulomb impurity in graphene.</a> Phys. Rev. B. 76 (20), 205122 (2007).</li><li>Novikov, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastic+scattering+theory+and+transport+in+graphene.">Elastic scattering theory and transport in graphene.</a> Phys. Rev. B. 76 (24), 245435 (2007).</li><li>Pereira, V. M., Nilsson, J., Castro Neto, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coulomb+impurity+problem+in+graphene.">Coulomb impurity problem in graphene.</a> Phys. Rev. Lett. 99 (16), 166802 (2007).</li><li>Dean, C. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Boron+nitride+substrates+for+high-quality+graphene+electronics.">Boron nitride substrates for high-quality graphene electronics.</a> Nat. Nanotechnol. 5 (10), 722-726 (2010).</li><li>Xue, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+tunnelling+microscopy+and+spectroscopy+of+ultra-flat+graphene+on+hexagonal+boron+nitride.">Scanning tunnelling microscopy and spectroscopy of ultra-flat graphene on hexagonal boron nitride.</a> Nat. Mater. 10 (4), 282-285 (2011).</li><li>Decker, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+electronic+properties+of+graphene+on+a+BN+substrate+via+scanning+tunneling+microscopy.">Local electronic properties of graphene on a BN substrate via scanning tunneling microscopy.</a> Nano Lett. 11 (6), 2291-2295 (2011).</li><li>Yan, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+the+synthesis+of+wafer-scale+single-crystal+graphene+on+copper+foils.">Toward the synthesis of wafer-scale single-crystal graphene on copper foils.</a> ACS Nano. 6 (10), 9110-9117 (2012).</li><li>Zhang, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-temperature+chemical+vapor+deposition+growth+of+graphene+from+toluene+on+electropolished+copper+foils.">Low-temperature chemical vapor deposition growth of graphene from toluene on electropolished copper foils.</a> ACS Nano. 6 (3), 2471-2476 (2012).</li><li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-area+synthesis+of+high-quality+and+uniform+graphene+films+on+copper+foils.">Large-area synthesis of high-quality and uniform graphene films on copper foils.</a> Science. 324 (5932), 1312-1314 (2009).</li><li>Zhang, Y., Zhang, L., Zhou, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+chemical+vapor+deposition+of+graphene+and+related+applications.">Review of chemical vapor deposition of graphene and related applications.</a> Acc. Chem. Res. 46 (10), 2329-2339 (2013).</li><li>Reina, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transferring+and+identification+of+single-and+few-layer+graphene+on+arbitrary+substrates.">Transferring and identification of single-and few-layer graphene on arbitrary substrates.</a> J. Phys. Chem. C. 112 (46), 17741-17744 (2008).</li><li>Suk, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transfer+of+CVD-grown+monolayer+graphene+onto+arbitrary+subsrates.">Transfer of CVD-grown monolayer graphene onto arbitrary subsrates.</a> ACS Nano. 5 (9), 6916-6924 (2011).</li><li>Regan, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+direct+transfer+of+layer-area+graphene.">A direct transfer of layer-area graphene.</a> Appl. Phys. Lett. 96 (11), 113102 (2010).</li><li>Ishigami, M., Chen, J. H., Cullen, W. G., Fuhrer, M. S., Williams, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+structure+of+graphene+on+SiO2.">Atomic structure of graphene on SiO2.</a> Nano Lett. 7 (6), 1643-1648 (2007).</li><li>Dan, Y., Lu, Y., Kybert, N. J., Luo, Z., Johnson, A. T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrinsic+response+of+graphene+vapor+sensors.">Intrinsic response of graphene vapor sensors.</a> Nano Lett. 9 (4), 1472-1475 (2009).</li><li>Chen, W., Madhavan, V., Jamneala, T., Crommie, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+tunneling+microscopy+observation+of+an+electronic+superlattice+at+the+surface+of+clean+gold.">Scanning tunneling microscopy observation of an electronic superlattice at the surface of clean gold.</a> Phys. Rev. Lett. 80 (7), 1469-1472 (1998).</li><li>Saito, R., Hofmann, M., Dresselhaus, G., Jorio, A., Dresselhaus, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+spectroscopy+of+graphene+and+carbon+nanotubes.">Raman spectroscopy of graphene and carbon nanotubes.</a> Adv. Phys. 60 (3), 413-550 (2011).</li><li>Horcas, I., Fernandez, R., Gomez-Rodriguez, J. M., Colchero, J., Gomez-Herrero, J., Baro, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=WSXM:+A+software+for+scanning+probe+microscopy+and+a+tool+for+nanotechnology.">WSXM: A software for scanning probe microscopy and a tool for nanotechnology.</a> Rev. Sci. Instrum. 78 (1), 013705 (2007).</li></ol>

Authors have nothing to disclose.

STM 특성화, 그라 장치 제조의 중요한 목적은 1) 결함의 최소 수의 단층 그래 핀을 증가, 2) 큰 깨끗하고 균일하고 연속적인 그라 펜 표면을 획득하는, 3) 사이의 높은 저항을 갖는 그라 장치 조립 그래 핀과 게이트 (즉, 번호 &quot;게이트 누설&quot;), 4) 각각의 쿨롱 불순물을 증착하는 단계를 포함한다. 첫 번째 목표는 그래 핀은 구리 호일에 성장하는 동안 CVD 공정의 적용을...

그래 핀은 우수한 전기 광학적 및 기계적 특성을 일으킨다 고유 선형 밴드 구조를 가진 이차원 재료이다. 1,9-16 낮은 에너지 전하 캐리어가 그 상대, 질량이없는 디락 페르미온 (15)로 설명된다 동작은 기존의 시스템에서의 비 상대 론적 전하 캐리어의 그것과 크게 상이하다. 그라 상 불순물의 다양한 15-18 제어 된 침착은 섭동의 범위 이러한 상대성 전하 캐리어의 반응의 실험 연구를위한 간단하면서도 다목적 플랫폼을 제공한다. 이러한 시스템의 조사는 그래 핀의 불순물, 화학 잠재적 인 6,7를 이동 유효 유전 상수 (8)을 변경하고, 잠재적으로 전자적으로 매개 초전도 9로 이어질 수 있음을 알 수있다. 이러한 연구의 대부분 하이브리드 impurit의 특성을 조정하는 수단으로서 채용 6-8 정전 게이팅Y-그래 핀 장치. 정전기 게이팅 히스테리시스없이 페르미 레벨에 대한 물질의 전자 구조를 이동할 수있다. 2-5 또한, 이러한 불순물의 전하 2 분자 (5)의 상태를 조정하여, 정전 게이팅 가역적 하이브리드 불순물 그래 핀의 특성을 수정할 수 장치. 돌아 가기 게이팅 그래 핀 소자 것은 주사 터널링 현미경 (STM)의 조사를위한 이상적인 시스템을 제공합니다. 주사 터널링 현미경은 전도성 표면에서 몇 옹스트롬 멀리 개최 날카로운 금속 팁으로 구성되어 있습니다. 둘 사이의 팁과 표면 사이의 전자 터널 바이어스를 적용. 가장 일반적인 모드, 정전류 모드에서, 하나의 래스터 스캐닝 앞뒤로 팁에 의해 샘플 표면의 지형을 맵핑 할 수있다. 또한, 샘플의 전자 구조는 로컬 로컬 드에 비례 미분 컨덕턴스 DI / DV 스펙트럼을 조사함으로써 조사 할 수있다미국의 nsity (LDO가). 이 측정은 종종 주사 터널링 분광법 (STS)를 불린다. 개별적으로 바이어스 및 백 게이트 전압을 제어함으로써, 불순물의 그라 응답이 DI / DV 스펙트럼의 동작을 분석하여 연구 될 수있다. 2-5 이 보고서에서, 쿨롱 불순물 장식 백 - 게이트 된 그래 핀 소자의 제조는 개략되어있다 (예를 들면, 칼슘 원자를 충전). 칼슘 adatoms 및 클러스터, 흑연, 육방 정계 질화 붕소 (h-BN), 실리콘 이산화물 (SiO2) 및 벌크 실리콘 (도 1) : 디바이스 (위에서 아래로) 다음 순서의 요소로 구성된다. H-BN은 그래 핀과 전기적으로 원자 적으로 평면 기판을 제공 균질 절연 박막이다. 19-21 H-BN 및 그런가 유전체 등이 행위 및 벌크 실리콘은 백 게이트로서 기능한다. 장치를 제작, 그래 핀 먼저 electroche에 성장화학 기상 증착 (CVD) 그래 핀 22-25위한 깨끗한 표면 촉매로서 작용 mically 연마 구리 박 22, 23,. CVD 성장, 메탄 (CH 4) 및 수소 (H 2) 전구체 가스는 구리 호일에 그래 핀의 결정 도메인을 형성하도록 열분해를 겪는다. 이러한 도메인은 결국 다결정 그라 펜 시트를 형성하는, 서로 병합 성장한다. (25)을 수득 그라가 피 처리 기판 상에 전사되고, SiO2로 상 H-BN의 기계적 박리 19-21에 의해 제조 된 H-BN / SiO2를 칩 (/ 실리콘 (100) 칩)을 통해 폴리 (메틸 메타 크릴 레이트) (PMMA) 전달. 26-28 PMMA 전송에서, 구리에 그래 핀은 제 PMMA의 층을 스핀 - 코팅된다. PMMA / 그래 핀 / 구리 샘플은 다음 에칭액에 수레 (예를 들어, 50ml을 (수성) 28) 구리 멀리 에칭. 미 반응 PMMA / 그래 핀 샘플은 이후 H-BN / SiO2를 칩과 함께 낚시질한다(예를 들어, CH 2 CL 2)에 Ar / H 2 환경 29,30은 PMMA 층을 제거하기 위해 유기 용매에서 세정. 얻어진 그라 / H-BN / SiO2로 / SI 샘플은 와이어 본딩 초고 진공 (UHV) 샘플 플레이트에 전기 접점 및 UHV 챔버에서 어닐링된다. 마지막으로, 그라 장치 쿨롱 불순물 시츄 증착된다 (예를 들면, 칼슘 원자를 충전)와 STM에 의해 연구 하였다. 2-5

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Cu foil</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>CAS # 7440-50-8</td>
			<td>99.8% Cu</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Lot # F22X029</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Stock # 13382</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scotch Magic Tape</td>
			<td>Scotch&#174;</td>
			<td>N/A</td>
			<td>for exfoliation of hBN</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PMMA</td>
			<td>Micro Chem</td>
			<td>M23004 0500L 1GL</td>
			<td>A4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FeCl3 resistant spoon</td>
			<td>Bel-Art ScienceWare</td>
			<td>367300015</td>
			<td>PTFE coated double ended&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>chemical spoon, 15 cm length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FeCl3 (aq)</td>
			<td>Ricca Chemical</td>
			<td>3127-16</td>
			<td>40% w/v</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SiO2/Si(100) Chip</td>
			<td>NOVA Electric Materials</td>
			<td>HS39626-OX</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>h-BN</td>
			<td>K. Watanabe and</td>
			<td>Contact the group</td>
			<td>hexagonal Japanese BN (JBN)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>T. Taniguchi Group</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Au(111)</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>N9805B-FG</td>
			<td>Au(111) epitaxially grown on mica</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sapphire</td>
			<td>Precision Ferrites &#38; Ceramic, Inc.</td>
			<td>Contact vendor</td>
			<td>P/N Sapphire Chips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>0.22 X 0.125 X 0.015&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ca source</td>
			<td>Trace Sciences International Corp.</td>
			<td>AS-3-Ca-5-S</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cu(100)</td>
			<td>Princeton Scientific</td>
			<td>Contact vendor</td>
			<td>Cu(100) single crystal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methane</td>
			<td>Praxair, Inc.</td>
			<td>ME 5.0RS-K</td>
			<td>Graphene growth precursor gas</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen</td>
			<td>Praxair, Inc.</td>
			<td>HY 6.0RS-K</td>
			<td>Graphene growth precursor gas</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of gate-tunable graphene devices for scanning tunneling microscopy studies with coulomb impurities

그 상대 저에너지 전하 캐리어에 의해, 그라 각종 불순물 사이의 상호 작용은 새로운 물리학 및 전자 장치를 제어 자유도 부 리드. 특히, 충전 쿨롱 불순물 전위에 응답하여 그래 핀의 전하 캐리어의 동작은 대부분의 물질의 그것과 크게 차이가 예측된다. 스캐닝 터널링 현미경 (STM)와 주사 터널링 분광법 (STS)은 청구의 불순물의 존재에 그래 핀의 전자 구조의 공간과 에너지에 의존 모두 상세한 정보를 제공 할 수있다. 하이브리드 불순물 그라 장치의 디자인은, 백 - 게이트 된 그래 핀 표면에 불순물의 제어 된 증착을 사용하여 제조 된, 제어 가능하게 조정 그래 핀의 전기적 성질에 대한 몇 가지 신규 한 방법을 사용할 수있다. 1-8 정전기 게이팅은 그래 핀의 전하 캐리어 밀도의 제어를 가능하게 및 능력은 오델로 할BLY 조정이 전하 및 / 또는 불순물의 분자 5 상태. 이 논문은 결합 STM / STS 연구 개별 쿨롱 불순물 장식 게이트 동조 그라 장치를 제조하는 과정을 설명합니다. 2-5 이러한 연구 하이브리드 그라 장치를 설계하기위한 중요한 기초 물리학 통찰력뿐만 아니라 이정표를 제공한다.

도 1은 백 - 게이트 된 그래 핀 장치의 개략도를 도시한다. 와이어 본딩 전기 UHV 샘플 플레이트 근거 그라 핀에 금 / 티 접촉을하는 동안 외부 회로에 백 게이트 장치를 연결하는 전극을 와이어 본딩시의 대부분은. 바이 백 게이팅 상이한 전하 상태로 튜닝 될 수있는 장치 (STM 팁에 의해 제어되는) 소정의 샘플 바이어스에서 쿨롱 불순물의 전하 상태. 2-4 <str...

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Fabrication of Gate-tunable Graphene Devices for Scanning Tunneling Microscopy Studies with Coulomb Impurities

This paper details the fabrication process of a gate-tunable graphene device, decorated with Coulomb impurities for scanning tunneling microscopy studies. Mapping the spatially dependent electronic structure of graphene in the presence of charged impurities unveils the unique behavior of its relativistic charge carriers in response to a local Coulomb potential.

쿨롱 불순물 스캐닝 터널링 현미경 연구 게이트 - 조정 가능한 그래 핀 장치의 제작

Owing to its relativistic low-energy charge carriers, the interaction between graphene and various impurities leads to a wealth of new physics and degrees ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

15.3K 조회수.  University of California at Berkeley. This paper details the fabrication process of a gate-tunable graphene device, decorated with Coulomb impurities for scanning tunneling microscopy studies. Mapping the spatially dependent electronic structure of graphene in the presence of charged impurities unveils the unique behavior of its relativistic charge carriers in response to a local Coulomb potential.

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Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal inks. For the photoactive absorber layer, colloidal CdTe and CdSe nanocrystals (3-5 nm) are synthesized using an inert hot injection technique and cleaned with precipitations to remove excess starting reagents. Similarly, gold nanocrystals (3-5 nm) are synthesized under ambient conditions and dissolved in organic solvents. In addition, precursor solutions for transparent conductive indium tin oxide (ITO) films are prepared from solutions of indium and tin salts paired with a reactive oxidizer. Layer-by-layer, these solutions are deposited onto a glass substrate following annealing (200-400 &#176;C) to build the nanocrystal solar cell (glass/ITO/CdSe/CdTe/Au). Pre-annealing ligand exchange is required for CdSe and CdTe nanocrystals where films are dipped in NH4Cl:methanol to replace long-chain native ligands with small inorganic Cl- anions. NH4Cl(s) was found to act as a catalyst for the sintering reaction (as a non-toxic alternative to the conventional CdCl2(s) treatment) leading to grain growth (136&#177;39 nm) during heating. The thickness and roughness of the prepared films are characterized with SEM and optical profilometry. FTIR is used to determine the degree of ligand exchange prior to sintering, and XRD is used to verify the crystallinity and phase of each material. UV/Vis spectra show high visible light transmission through the ITO layer and a red shift in the absorbance of the cadmium chalcogenide nanocrystals after thermal annealing. Current-voltage curves of completed devices are measured under simulated one sun illumination. Small differences in deposition techniques and reagents employed during ligand exchange have been shown to have a profound influence on the device properties. Here, we examine the effects of chemical (sintering and ligand exchange agents) and physical treatments (solution concentration, spray-pressure, annealing time and annealing temperature) on photovoltaic device performance.

This protocol describes the synthesis and solution deposition of inorganic nanocrystals layer by layer to produce thin film electronics on non-conductive surfaces. Solvent-stabilized inks can produce complete photovoltaic devices on glass substrates via spin and spray coating following post-deposition ligand exchange and sintering.

완전 해결 가공 된 무기 나노 결정 태양 광 발전 장치의 제작

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal ...

연구

공학

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each thermoplastic of interest. Solvent bonding is a simple and versatile method that can be used to fabricate devices from a variety of plastics. An appropriate solvent is added between two device layers to be bonded, and heat and pressure are applied to the device to facilitate the bonding. By using an appropriate combination of solvent, plastic, heat, and pressure, the device can be sealed with a high quality bond, characterized as having high bond coverage, bond strength, optical clarity, durability over time, and low deformation or damage to microfeature geometry. We describe the procedure for bonding devices made from two popular thermoplastics, poly(methyl-methacrylate) (PMMA), and cyclo-olefin polymer (COP), as well as a variety of methods to characterize the quality of the resulting bonds, and strategies to troubleshoot low quality bonds. These methods can be used to develop new solvent bonding protocols for other plastic-solvent systems.

Solvent bonding is a simple and versatile method for fabricating thermoplastic microfluidic devices with high quality bonds. We describe a protocol to achieve strong, optically clear bonds in PMMA and COP microfluidic devices that preserve microfeature details, by a judicious combination of pressure, temperature, an appropriate solvent, and device geometry.

PMMA의 제조 및 COP 미세 유체 장치에 대한 솔벤트 본딩

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

SLPS (Scanning Profiling Profiler) 기반 방법론으로 안구 내 렌즈의 전방 및 후방 산란을 정량적으로 평가

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

All-electronic Nanosecond-resolved Scanning Tunneling Microscopy: Facilitating the Investigation of Single Dopant Charge Dynamics

The miniaturization of semiconductor devices to scales where small numbers of dopants can control device properties requires the development of new techniques capable of characterizing their dynamics. Investigating single dopants requires sub-nanometer spatial resolution, which motivates the use of scanning tunneling microscopy (STM). However, conventional STM is limited to millisecond temporal resolution. Several methods have been developed to overcome this shortcoming, including all-electronic time-resolved STM, which is used in this study to examine dopant dynamics in silicon with nanosecond resolution. The methods presented here are widely accessible and allow for local measurement of a wide variety of dynamics at the atomic scale. A novel time-resolved scanning tunneling spectroscopy technique is presented and used to efficiently search for dynamics.

We demonstrate an all-electronic method to observe nanosecond-resolved charge dynamics of dopant atoms in silicon with a scanning tunneling microscope.

모든 전자 나노초 해결 주사 터널링 현미경: 촉진 단일 불순물 충전 역학 조사

The miniaturization of semiconductor devices to scales where small numbers of dopants can control device properties requires the development of new ...

Atmospheric Pressure Fabrication of Large-Sized Single-Layer Rectangular SnSe Flakes

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for applications in two-dimensional nanoelectronics devices. Although many methods to synthesize SnSe nanocrystals have been developed, a simple way to fabricate large-sized single-layer SnSe flakes remains a great challenge. Herein, we show the experimental method to directly grow large-sized single-layer rectangular SnSe flakes on commonly used SiO2/Si insulating substrates using a straightforward two-step fabrication method in an atmospheric pressure quartz tube furnace system. The single-layer rectangular SnSe flakes with an average thickness of ~6.8 &#197; and lateral dimensions of about 30 &#181;m &#215; 50 &#181;m were fabricated by a combination of vapor transport deposition technique and nitrogen etching route. We characterized the morphology, microstructure, and electrical properties of the rectangular SnSe flakes and obtained excellent crystallinity and good electronic properties. This article about the two-step fabrication method can help researchers grow other similar two-dimensional, large-sized, single-layer materials using an atmospheric pressure system.

A protocol is presented demonstrating a two-step fabrication technique to grow large-sized single-layer rectangular shaped SnSe flakes on low-cost SiO2/Si dielectrics wafers in an atmospheric pressure quartz tube furnace system.

단일 레이어 사각형 SnSe 대형 조각의 대기압 제조

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for ...

Fabrication of Magnetic Nanostructures on Silicon Nitride Membranes for Magnetic Vortex Studies Using Transmission Microscopy Techniques

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared on transparent membranes which are very fragile and difficult to manipulate. We present processes for the fabrication of samples with magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for Lorentz transmission electron microscopy and magnetic transmission x-ray microscopy studies. The samples are prepared on silicon nitride membranes and the fabrication consists of a spin coating, UV and electron-beam lithography, the chemical development of the resist, and the evaporation of the magnetic material followed by a lift-off process forming the final magnetic structures. The samples for the Lorentz transmission electron microscopy consist of magnetic nanodiscs prepared in a single lithography step. The samples for the magnetic x-ray transmission microscopy are used for time-resolved magnetization dynamic experiments, and magnetic nanodiscs are placed on a waveguide which is used for the generation of repeatable magnetic field pulses by passing an electric current through the waveguide. The waveguide is created in an extra lithography step.

A protocol for the fabrication of magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for transmission electron microscopy (TEM) and magnetic transmission x-ray microscopy (MTXM) studies is presented.

자기 소용돌이 연구 전송 현미경 검사 법 기술을 사용 하 여 실리콘 질 화 막에 자석 Nanostructures의 제조

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared ...

Fabrication of Refractive-index-matched Devices for Biomedical Microfluidics

The use of microfluidic devices has emerged as a defining tool for biomedical applications. When combined with modern microscopy techniques, these devices can be implemented as part of a robust platform capable of making simultaneous complementary measurements. The primary challenge created by the combination of these two techniques is the mismatch in refractive index between the materials traditionally used to make microfluidic devices and the aqueous solutions typically used in biomedicine. This mismatch can create optical artifacts near the channel or device edges. One solution is to reduce the refractive index of the material used to fabricate the device by using a fluorinated polymer such as MY133-V2000 whose refractive index is similar to that of water (n = 1.33). Here, the construction of a microfluidic device made out of MY133-V2000 using soft lithography techniques is demonstrated, using O2 plasma in conjunction with an acrylic holder to increase the adhesion between the MY133-V2000 fabricated device and the polydimethylsiloxane (PDMS) substrate. The device is then tested by incubating it filled with cell culture media for 24 h to demonstrate the ability of the device to maintain cell culture conditions during the course of a typical imaging experiment. Finally, quantitative phase microscopy (QPM) is used to measure the distribution of mass within the live adherent cells in the microchannel. This way, the increased precision, enabled by fabricating the device from a low index of refraction polymer such as MY133-V2000 in lieu of traditional soft lithography materials such as PDMS, is demonstrated. Overall, this approach for fabricating microfluidic devices can be readily integrated into existing soft lithography workflows in order to reduce optical artifacts and increase measurement precision.

This protocol describes the fabrication of microfluidic devices from MY133-V2000 to eliminate artifacts that often arise in microchannels due to the mismatching refractive indices between microchannel structures and an aqueous solution. This protocol uses an acrylic holder to compress the encapsulated device, improving adhesion both chemically and mechanically.

생물 의학 마이크로 대 한 굴절 인덱스 일치 장치 제조

The use of microfluidic devices has emerged as a defining tool for biomedical applications. When combined with modern microscopy techniques, these devices ...

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

The assembly of two-dimensional (2D) graphene into three-dimensional (3D) polyhedral structures while preserving the graphene's excellent inherent properties has been of great interest for the development of novel device applications. Here, fabrication of 3D, microscale, hollow polyhedrons (cubes) consisting of a few layers of 2D graphene or graphene oxide sheets via an origami-like self-folding process is described. This method involves the use of polymer frames and hinges, and aluminum oxide/chromium protection layers that reduce tensile, spatial, and surface tension stresses on the graphene-based membranes when the 2D nets are transformed into 3D cubes. The process offers control of the size and shape of the structures as well as parallel production. In addition, this approach allows the creation of surface modifications by metal patterning on each face of the 3D cubes. Raman spectroscopy studies show the method allows the preservation of the intrinsic properties of the graphene-based membranes, demonstrating the robustness of our method.

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

Here, we present a protocol for fabrication of 3D graphene-based polyhedrons via origami-like self-folding.

3 차원 그래 핀 기반 Polyhedrons을 통해 종이 접기 같은 자체 접는의 제조

The assembly of two-dimensional (2D) graphene into three-dimensional (3D) polyhedral structures while preserving the graphene's excellent inherent ...

Visualizing Uniaxial-strain Manipulation of Antiferromagnetic Domains in Fe1+YTe Using a Spin-polarized Scanning Tunneling Microscope

The quest to understand correlated electronic systems has pushed the frontiers of experimental measurements toward the development of new experimental techniques and methodologies. Here we use a novel home-built uniaxial-strain device integrated into our variable temperature scanning tunneling microscope that enables us to controllably manipulate in-plane uniaxial strain in samples and probe their electronic response at the atomic scale. Using scanning tunneling microscopy (STM) with spin-polarization techniques, we visualize antiferromagnetic (AFM) domains and their atomic structure in Fe1+yTe samples, the parent compound of iron-based superconductors, and demonstrate how these domains respond to applied uniaxial strain. We observe the bidirectional AFM domains in the unstrained sample, with an average domain size of ~50-150 nm, to transition into a single unidirectional domain under applied uniaxial strain. The findings presented here open a new direction to utilize a valuable tuning parameter in STM, as well as other spectroscopic techniques, both for tuning the electronic properties as for inducing symmetry breaking in quantum material systems.

Visualizing Uniaxial-strain Manipulation of Antiferromagnetic Domains in Fe1+YTe Using a Spin-polarized Scanning Tunneling Microscope

Using uniaxial strain combined with spin-polarized scanning tunneling microscopy, we visualize and manipulate the antiferromagnetic domain structure of Fe1+yTe, the parent compound of iron-based superconductors.

단축 긴장 조작 Fe1 +Y테 스핀 편광 스캔 터널링 현미경을 사용 하 여 Antiferromagnetic 도메인의 시각화

The quest to understand correlated electronic systems has pushed the frontiers of experimental measurements toward the development of new experimental ...

Fabrication of Nanoheight Channels Incorporating Surface Acoustic Wave Actuation via Lithium Niobate for Acoustic Nanofluidics

Controlled nanoscale manipulation of fluids is known to be exceptionally difficult due to the dominance of surface and viscous forces. Megahertz-order surface acoustic wave (SAW) devices generate tremendous acceleration on their surface, up to 108 m/s2, in turn responsible for many of the observed effects that have come to define acoustofluidics: acoustic streaming and acoustic radiation forces. These effects have been used for particle, cell, and fluid manipulation at the microscale, although more recently SAW has been used to produce similar phenomena at the nanoscale through an entirely different set of mechanisms. Controllable nanoscale fluid manipulation offers a broad range of opportunities in ultrafast fluid pumping and biomacromolecule dynamics useful for physical and biological applications. Here, we demonstrate nanoscale-height channel fabrication via room-temperature lithium niobate (LN) bonding integrated with a SAW device. We describe the entire experimental process including nano-height channel fabrication via dry etching, plasma-activated bonding on lithium niobate, the appropriate optical setup for subsequent imaging, and SAW actuation. We show representative results for fluid capillary filling and fluid draining in a nanoscale channel induced by SAW. This procedure offers a practical protocol for nanoscale channel fabrication and integration with SAW devices useful to build upon for future nanofluidics applications.

We demonstrate fabrication of nanoheight channels with the integration of surface acoustic wave actuation devices upon lithium niobate for acoustic nanofluidics via liftoff photolithography, nano-depth reactive ion etching, and room-temperature plasma surface-activated multilayer bonding of single-crystal lithium niobate, a process similarly useful for bonding lithium niobate to oxides.

음향 나노 유체학용 리튬 니오바테를 통한 표면 음향파 작동을 통합한 나노높이 채널 제조

Controlled nanoscale manipulation of fluids is known to be exceptionally difficult due to the dominance of surface and viscous forces. Megahertz-order ...