Name: fabricating van der waals heterostructures with precise rotational alignment
Uploaded: 2019-07-05T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabricating van der Waals Heterostructures with Precise Rotational Alignment at JoVE.com

Yazarlar Ottawa Üniversitesi ve NSERC Discovery Grant RGPIN-2016-06717 ve NSERC SPG QC2DM fon kabul eder.

1. transfer prosedürü için enstrümantasyon
<ol><li>Aktarım sürecini görselleştirebilmek için, parlak alan aydınlatması altında çalışabilir optik mikroskop kullanın. 2D kristallerin tipik boyutları 1 – 500 μm2olduğundan, mikroskop, 5x, 50x ve 100x uzun çalışma mesafesi hedefleri ile donatın. Mikroskop da bir bilgisayara bağlanan bir kamera ile donatılmalıdır (Şekil 1a).</li>
	<li>Yığılmış olmak üzere olan iki kristallerin konumunu ayrı olarak ...

<ol>
	<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=Electric+Field+Effect+in+Atomically+Thin+Carbon+Films.">Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films.</a> Science. 306 (5696), 666 (2004).</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+atomic+crystals.">Two-dimensional atomic crystals.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (30), 10451 (2005).</li><li>Zhang, Y., Tan, Y. -. W., Stormer, H. 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&#39;s+phase+in+graphene.">Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry&#39;s phase in graphene.</a> Nature. 438, 201 (2005).</li><li>Geim, A. K., Van Grigorieva, I. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Van+der+Waals+heterostructures.">Van der Waals heterostructures.</a> Nature. 499, 419 (2013).</li><li>Song, J. C. W., Gabor, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+quantum+metamaterials+in+van+der+Waals+heterostructures.">Electron quantum metamaterials in van der Waals heterostructures.</a> Nature Nanotechnology. 13 (11), 986-993 (2018).</li><li>Jin, C., 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=Ultrafast+dynamics+in+van+der+Waals+heterostructures.">Ultrafast dynamics in van der Waals heterostructures.</a> Nature Nanotechnology. 13 (11), 994-1003 (2018).</li><li>Rivera, P., 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=Interlayer+valley+excitons+in+heterobilayers+of+transition+metal+dichalcogenides.">Interlayer valley excitons in heterobilayers of transition metal dichalcogenides.</a> Nature Nanotechnology. 13 (11), 1004-1015 (2018).</li><li>Lu, C. -. P., 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,+global,+and+nonlinear+screening+in+twisted+double-layer+graphene.">Local, global, and nonlinear screening in twisted double-layer graphene.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , 201606278 (2016).</li><li>Luican-Mayer, A., Li, G., Andrei, E. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+scale+characterization+of+mismatched+graphene+layers.">Atomic scale characterization of mismatched graphene layers.</a> Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 219, 92-98 (2017).</li><li>Frisenda, 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=Recent+progress+in+the+assembly+of+nanodevices+and+van+der+Waals+heterostructures+by+deterministic+placement+of+2D+materials.">Recent progress in the assembly of nanodevices and van der Waals heterostructures by deterministic placement of 2D materials.</a> Chemical Society Reviews. 47 (1), 53-68 (2018).</li><li>Ribeiro-Palau, 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=Twistable+electronics+with+dynamically+rotatable+heterostructures.">Twistable electronics with dynamically rotatable heterostructures.</a> Science. 361 (6403), 690-693 (2018).</li><li>Kim, K., 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=van+der+Waals+Heterostructures+with+High+Accuracy+Rotational+Alignment.">van der Waals Heterostructures with High Accuracy Rotational Alignment.</a> Nano Letters. 16 (3), 1989-1995 (2016).</li><li>Cao, Y., 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=Unconventional+superconductivity+in+magic-angle+graphene+superlattices.">Unconventional superconductivity in magic-angle graphene superlattices.</a> Nature. 556 (7699), 43 (2018).</li><li>Luican, 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=Single-layer+behavior+and+its+breakdown+in+twisted+graphene+layers.">Single-layer behavior and its breakdown in twisted graphene layers.</a> Physical review letters. 106 (12), 126802 (2011).</li><li>Li, G., 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=Observation+of+Van+Hove+singularities+in+twisted+graphene+layers.">Observation of Van Hove singularities in twisted graphene layers.</a> Nature Physics. 6 (2), 109 (2010).</li><li>Castellanos-Gomez, A., van der Zant, H. S. J., Steele, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Folded+MoS2+layers+with+reduced+interlayer+coupling.">Folded MoS2 layers with reduced interlayer coupling.</a> Nano Research. 7 (4), 572-578 (2014).</li><li>van der Zande, A. M., 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=Tailoring+the+Electronic+Structure+in+Bilayer+Molybdenum+Disulfide+via+Interlayer+Twist.">Tailoring the Electronic Structure in Bilayer Molybdenum Disulfide via Interlayer Twist.</a> Nano Letters. 14 (7), 3869-3875 (2014).</li><li>Huang, 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=Probing+the+Interlayer+Coupling+of+Twisted+Bilayer+MoS2+Using+Photoluminescence+Spectroscopy.">Probing the Interlayer Coupling of Twisted Bilayer MoS2 Using Photoluminescence Spectroscopy.</a> Nano Letters. 14 (10), 5500-5508 (2014).</li><li>Liu, K., 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=Evolution+of+interlayer+coupling+in+twisted+molybdenum+disulfide+bilayers.">Evolution of interlayer coupling in twisted molybdenum disulfide bilayers.</a> Nature Communications. 5, 4966 (2014).</li><li>Cao, Y., 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=Correlated+insulator+behaviour+at+half-filling+in+magic-angle+graphene+superlattices.">Correlated insulator behaviour at half-filling in magic-angle graphene superlattices.</a> Nature. 556, 80 (2018).</li><li>. Tuning superconductivity in twisted bilayer graphene Available from: <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/1808.07865">https://arxiv.org/abs/1808.07865</a> (2018)</li><li>Blake, P., 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=Making+graphene+visible.">Making graphene visible.</a> Applied Physics Letters. 91 (6), 063124 (2007).</li><li>Lin, Y. -. C., 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=Single-Layer+ReS2:+Two-Dimensional+Semiconductor+with+Tunable+In-Plane+Anisotropy.">Single-Layer ReS2: Two-Dimensional Semiconductor with Tunable In-Plane Anisotropy.</a> ACS Nano. 9 (11), 11249-11257 (2015).</li><li>Chenet, D. 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=In-Plane+Anisotropy+in+Mono-+and+Few-Layer+ReS2+Probed+by+Raman+Spectroscopy+and+Scanning+Transmission+Electron+Microscopy.">In-Plane Anisotropy in Mono- and Few-Layer ReS2 Probed by Raman Spectroscopy and Scanning Transmission Electron Microscopy.</a> Nano Letters. 15 (9), 5667-5672 (2015).</li><li>Masubuchi, 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=Autonomous+robotic+searching+and+assembly+of+two-dimensional+crystals+to+build+van+der+Waals+superlattices.">Autonomous robotic searching and assembly of two-dimensional crystals to build van der Waals superlattices.</a> Nature Communications. 9 (1), 1413 (2018).</li><li>Ling, X., Wang, H., Huang, S., Xia, F., 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=The+renaissance+of+black+phosphorus.">The renaissance of black phosphorus.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (15), 4523-4530 (2015).</li><li>Huang, 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=Layer-dependent+ferromagnetism+in+a+van+der+Waals+crystal+down+to+the+monolayer+limit.">Layer-dependent ferromagnetism in a van der Waals crystal down to the monolayer limit.</a> Nature. 546, 270 (2017).</li><li>Kim, H. H., 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=One+Million+Percent+Tunnel+Magnetoresistance+in+a+Magnetic+van+der+Waals+Heterostructure.">One Million Percent Tunnel Magnetoresistance in a Magnetic van der Waals Heterostructure.</a> Nano Letters. 18 (8), 4885-4890 (2018).</li></ol>

Burada sunulan ev yapımı transfer kurulumu, hem lateral hem de rotasyonel kontrol ile yeni katmanlı malzemeler oluşturmak için bir yöntem sunmaktadır. Literatürde açıklanan diğer çözümlerle karşılaştırıldığında10,25, sistemimiz karmaşık altyapı gerektirmez, ancak 2D kristallerin kontrollü uyum hedefini elde eder.
Prosedürün en kritik adımı, üst kristalin alt kısmına temas etmesi ve hizalamak olmasıdır...

İki boyutlu (2D) malzemelerin gelişen alanında araştırma araştırmacılar grafen1,2,3 (bir atomically düz sac karbon atomları) yalıtım etkin bir teknik geliştirdi sonra başladı Grafit. Grafen, aynı zamanda Van der Waals malzeme veya kristaller olarak adlandırılan katmanlı 2D malzemelerin daha büyük bir sınıfın bir üyesidir. Onlar güçlü kovalent intralayer bağ ve zayıf Van der Waals interlayer bağlantı var. Bu nedenle, grafen grafen izolasyon tekniği de bir zayıf interlayer tahvil kırabilir ve tek katmanları izole diğer 2D malzemelere uygulanabilir. Alandaki bir anahtar geliştirme, aynı zamanda iki boyutlu malzemelerin bitişik katmanları tutan Van der Waals tahvil kırık olabilir, onlar da tekrar birlikte2,4koymak olabilir gösteri oldu. Bu nedenle, 2D malzemelerin kristalleri, farklı özelliklere sahip 2D malzemelerin katmanlarını kontrol ederek birleştirerek oluşturulabilir. Bu ilgi büyük bir anlaşma, daha önce doğada varolmayan malzemeler ya da önceden erişilemeyen fiziksel fenomen4,5,6,7 açığa amacı ile oluşturulabilir ,8,9 veya teknoloji uygulamaları için üstün cihazlar geliştirme. Bu nedenle, 2D malzeme istifleme üzerinde hassas kontrol olması araştırma alanında ana hedefleri biri haline gelmiştir10,11,12.
Özellikle, Van der Waals heterostructure alanında çalışmaktadır bitişik katmanları arasındaki büküm açısı malzeme özelliklerini kontrol etmek için önemli bir parametre olarak gösterildi13. Örneğin, bazı açılarda, bitişik katmanlar arasında göreli bir bükülme giriş etkili bir şekilde iki katmanı elektronik olarak ayrıştırabilir. Bu hem grafen14,15 yanı sıra geçiş metal dichalcogenides16,17,18,19incelenmiştir. Daha Geçenlerde, bu şaşırtıcı da bu malzemelerin durumun durumunu değiştirebilirsiniz bulundu. Bu fosfolipid grafen bir "sihirli açı" odaklı keşif düşük sıcaklıklarda bir Mott İzolatör olarak davranır ve elektron yoğunluğu düzgün ayarlı olduğunda bile bir süperiletken büyük ilgi ve açısal kontrol önemini bir gerçekleşmesine yol açtı katmanlı Van der Waals heterostructure alanında çalışmaktadır imal ederken13,20,21.
Motivasyon bilimsel fırsatlar tarafından yeni Van der Waals malzemelerin özelliklerini ayarlama fikri ile katmanlar arasında göreli oryantasyon ayarlayarak açıldı, biz bu tür yapıları oluşturmak için prosedür ile birlikte bir ev inşa enstrüman mevcut açısal kontrol ile.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>5X objective lens</td>
			<td>Nikon Metrology</td>
			<td>MUE12050</td>
			<td>23.5 mm working distance and 0.15 numerical aperture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50X objective lens</td>
			<td>Nikon Metrology</td>
			<td>MUE21500</td>
			<td>19 mm working distance and 0.4 numerical aperture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100X objective lens</td>
			<td>Nikon Metrology</td>
			<td>MUE21900</td>
			<td>4.5 mm working distance and 0.8 numerical aperture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>270725</td>
			<td>Purity &#8805;99.90%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adhesive tape</td>
			<td>Ultron Systems, Inc.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anisole</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Atomic force microscope</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>Dimension Icon</td>
			<td>We typicall use the ScanAsyst mode</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bottom stage rotation manipulator</td>
			<td>Zaber Technologies</td>
			<td>X-RSW60A-PTB2</td>
			<td>360&#176; travel with step size of 4.091 &#956;rad</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bottom stage X manipulator</td>
			<td>Zaber Technologies</td>
			<td>X-LSM025A-PTB2</td>
			<td>25 mm travel with step size of 47.625 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bottom stage Y manipulator</td>
			<td>Zaber Technologies</td>
			<td>X-LSM025A-PTB2</td>
			<td>25 mm travel with step size of 47.625 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bottom stage Z manipulator</td>
			<td>Zaber Technologies</td>
			<td>X-VSR40A-KX14A</td>
			<td>40 mm travel with step size of 95.25 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>563935</td>
			<td>Purity 99.999%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabVIEW software</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Macor</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>8489K238</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope camera</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>426555-0000-000</td>
			<td>5 megapixel, 47 fps live frame rate, exposure time of 100 &#956;s - 2 s, color camera</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Molybdenum disulfide (MoS2)</td>
			<td>HQ Graphene</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical breadboard</td>
			<td>Thorlabs, Inc.</td>
			<td>MB4545/M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical microscope</td>
			<td>Nikon Metrology</td>
			<td>LV150N</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen plasma etcher</td>
			<td>Plasma Etch, Inc.</td>
			<td>PE-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PDMS stamp</td>
			<td>Gel-Pak</td>
			<td>PF-20-X4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PMMA 950 A6</td>
			<td>MichroChem Corp.</td>
			<td>M230006 0500L1GL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene carbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>389021-100g</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVA Partall #10</td>
			<td>Composites Canada</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rhenium disulfide (ReS2)</td>
			<td>HQ Graphene</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Si/SiO2 substrate</td>
			<td>Nova Electronics Materials</td>
			<td>HS39626-OX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin coater</td>
			<td>Laurell Technologies</td>
			<td>WS-650-23</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature controller</td>
			<td>Auber Instruments</td>
			<td>SYL-23X2-24</td>
			<td>Controls the temperature of the bottom stage via a J type thermocouple</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Top stage controller unit</td>
			<td>Mechonics</td>
			<td>CF.030.0003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Top stage X manipulator</td>
			<td>Mechonics</td>
			<td>MS.030.1800</td>
			<td>18 mm travel with step size of 11 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Top stage Y manipulator</td>
			<td>Mechonics</td>
			<td>MS.030.1800</td>
			<td>18 mm travel with step size of 11 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Top stage Z manipulator</td>
			<td>Mechonics</td>
			<td>MS.030.3000</td>
			<td>30 mm travel with step size of 11 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic bath</td>
			<td>Elma Schmidbauer GmbH</td>
			<td>Elmasonic P 30 H</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabricating van der waals heterostructures with precise rotational alignment

Bu çalışmanın içinde, farklı Ultra ince katmanlı 2D materyalleri istifleyerek yeni kristaller (Van der Waals heterostructures) oluşturmak için bir teknik açıklanmaktadır. Biz sadece lateral kontrolü değil, daha da önemlisi, bitişik katmanların açısal hizalamasını da kontrol ediyoruz. Tekniğin çekirdeği, kullanıcının transferde yer alan bireysel kristallerin konumunu kontrol etmesini sağlayan bir ev yapılı transfer kurulumu ile temsil edilir. Bu alt mikrometre (translational) ve alt derece (açısal) hassasiyet ile elde edilir. Onları birlikte istiflemeden önce, izole kristaller, programlanmış bir yazılım arayüzü ile kontrol edilen özel tasarımlı hareketli aşamalar tarafından ayrı olarak yönetilmektedir. Ayrıca, tüm transfer kurulum bilgisayar kontrollü olduğundan, Kullanıcı uzaktan doğru heterostructure alanında çalışmaktadır transfer kurulum ile doğrudan temas olmadan, bu tekniği "Hands-Free" olarak etiketleme oluşturmak olabilir. Transfer kurma hizmeti sunmanın yanı sıra, daha sonra yığılmış kristalleri hazırlamak için iki tekniği de tarif ediyoruz.

Prosedürlerimizin sonuçlarını ve etkinliğini göstermek için, bir dizi açı kontrollü Renyum disülfit (Res2) ince kristallerin yığınlarını sunuyoruz. Açıklanan yöntemin atomically ince katmanlara da uygulanabilir olduğunu vurgulamak için, aynı zamanda molibden disülfür iki nispeten bükülmüş monolayers yapımı örnek (MoS2).
Transfer kurulumunun açısal hizalama yeteneklerini gös...

Watch this Scientific Journal Video about Fabricating van der Waals Heterostructures with Precise Rotational Alignment at JoVE.com

Fabricating van der Waals Heterostructures with Precise Rotational Alignment

Bu çalışmanın içinde, yeni kristaller (Van der Waals heterostructures) oluşturmak için kullanılan bir tekniği, pozisyon ve göreli oryantasyon üzerinde hassas kontrol sağlayan ultra ince katmanlı 2D malzemeleri istifleyerek tarif ediyoruz.

Hassas rotasyonel hizalama ile Van der Waals Heterostructures imalatı

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We ...

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.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Engineering

Physics

Mechanical Engineering

Unit 1

Planar Kinematics of a Rigid Body

Dynamics of Rotational Motions

SCIENTISTS IN ACTION

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Fiber Çizim Yöntemi Kullanma Fabricating meta malzeme

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model

Multi-parçacık Phonon Confinement Modeli ile Raman Spektroskopisi kullanarak nano-kristal Boyut Dağılımı Karakterizasyonu

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The ...

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

Büyüme ve Elektrostatik/kimyasal özellikleri Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

The quasi 2D electron system (q2DES) that forms at the interface between LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO) has attracted much attention from the oxide ...

A Fabrication and Measurement Method for a Flexible Ferroelectric Element Based on Van Der Waals Heteroepitaxy

Bir imalat ve Van Der Waals Heteroepitaxy dayanan esnek bir Ferroelectric öğesi için ölçüm yöntemi

Flexible non-volatile memories have received much attention as they are applicable for portable smart electronic device in the future, relying on ...

Fabricating Reactive Surfaces with Brush-like and Crosslinked Films of Azlactone-Functionalized Block Co-Polymers

Fırça benzeri ile reaktif yüzeyler imalatı ve Azlactone Functionalized blok ortak polimerler çapraz filmleri

In this paper, fabrication methods that generate novel surfaces using the azlactone-based block co-polymer, poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyl ...

One-Step Approach to Fabricating Polydimethylsiloxane Microfluidic Channels of Different Geometric Sections by Sequential Wet Etching Processes

Polydimethylsiloxane mikrosıvısal kanalları sıralı ıslak gravür işlemler tarafından farklı geometrik bölümlerin imalatı tek adımlı yaklaşım

Polydimethylsiloxane (PDMS) materials are substantially exploited to fabricate microfluidic devices by using soft lithography replica molding techniques. ...

Preparing an Isotopically Pure 229Th Ion Beam for Studies of 229mTh

Preparing an Isotopically Pure 229Th Ion Beam for Studies of 229mTh

229mTH çalışmalar Için ısotopically Pure 229TH iyon ışın hazırlanması

A methodology is described to generate an isotopically pure 229Th ion beam in the 2+ and 3+ charge states. This ion beam enables one to investigate the ...

Graphene-Assisted Quasi-van der Waals Epitaxy of AlN Film on Nano-Patterned Sapphire Substrate for Ultraviolet Light Emitting Diodes

Grafen Destekli Quasi-van der Waals Epitaxy AlN Film Nano-Desenli Safir Substrat ultraviyole Işık Yayan Diyotlar için

This protocol demonstrates a method for graphene-assisted quick growth and coalescence of AlN on nano-pattened sapphire substrate (NPSS). Graphene layers ...

Treating Surfaces with a Cold Atmospheric Pressure Plasma using the COST-Jet

COST-Jet kullanarak Yüzeyleri Soğuk Atmosferik Basınçlı Plazma ile Tedavi Etme

In recent years, non-thermal atmospheric pressure plasmas have been used extensively for surface treatments, in particular, due to their potential in ...