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Jun 17, 2024

recogida en seco

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 10936 (2022) Cite este artículo 2455 Accesos 2 Citas 3 Detalles de métricas altmétricas Presentamos una técnica de ensamblaje seco de selección y volteo para resolución de ángulos.

Scientific Reports volumen 12, número de artículo: 10936 (2022) Citar este artículo

2455 Accesos

2 citas

3 altmétrico

Detalles de métricas

Presentamos una técnica de ensamblaje en seco para espectroscopia de fotoemisión con resolución de ángulo (ARPES) de heteroestructuras de van der Waals. Combinando la resina acrílica Elvacite2552C y el líquido iónico 1-etil-3-metilimidazolio, preparamos polímeros con temperaturas de transición vítrea (Tg) que oscilan entre 37 y 100 ℃. La adhesión del polímero a los cristales 2D se mejoró en \({T}_{\text{g}}\). Al utilizar la diferencia en \({T}_{\text{g}}\), una heteroestructura 2D se puede transferir de un polímero de alto \({T}_{\text{g}}\) a un polímero de menor -\({T}_{\text{g}}\) polímero, que permite voltear su superficie. Este proceso es adecuado para ensamblar heteroestructuras para ARPES, donde la capa superior debe ser grafeno monocapa. Las mediciones ARPES microenfocadas basadas en láser de WTe2 de 5 capas, MoTe2 de 3 capas, WTe2 de 2 capas/Cr2Ge2Te6 de pocas capas y WTe2 bicapa doble retorcida demuestran que este proceso se puede utilizar como un método de fabricación de muestras versátil para investigar. los espectros de energía de heteroestructuras 2D.

Las heteroestructuras bidimensionales de van der Waals brindan oportunidades sin precedentes para explorar la física correlacionada emergente1. La espectroscopia de fotoemisión con resolución de ángulo (ARPES) es posiblemente la herramienta más directa para estudiar las estructuras de bandas electrónicas de heteroestructuras 2D de van der Waals2. Sin embargo, estudiar tales heteroestructuras mediante ARPES es un desafío. Para garantizar el requisito de sensibilidad de la superficie para ARPES, donde la mayoría de los electrones fotoexcitados se originan en las pocas capas atómicas superiores3, se requiere una muestra con una superficie atómicamente plana y limpia en condiciones de vacío ultra alto2,4,5,6,7,8,9 ,10. Cubrir una superficie de heteroestructura de Van der Waals con grafeno monocapa o nitruro de boro hexagonal (h-BN) ayuda a cumplir este requisito6. La naturaleza hidrofóbica del grafeno y la superficie h-BN permite la eliminación de los contaminantes adsorbidos mediante recocido en condiciones de vacío ultraalto. Además, permite la investigación de los espectros de energía de heteroestructuras, donde la hibridación de estructuras de bandas con grafeno y h-BN está ausente. Los electrones fotoexcitados pueden escapar de la heteroestructura sin perder su impulso y energía.

Un método para fabricar heteroestructuras de Van der Waals para ARPES es el conjunto de recogida en seco6,11,12,13. El grafeno monocapa es absorbido primero por un polímero (normalmente una película de policarbonato sobre un bloque de polidimetilsiloxano)14. Posteriormente, los cristales 2D objetivo se recogen secuencialmente tocando los cristales 2D con la monocapa de grafeno. Finalmente, las heteroestructuras se transfirieron a un sustrato de silicio. Aunque estas técnicas permiten el ARPES de WTe26 y WSe211, aún quedan algunos desafíos. Esto se debe a que (i) la monocapa de grafeno del polímero se rompe después de algunos ciclos de recogida, lo que impide el ensamblaje de heteroestructuras con múltiples capas. (ii) El rendimiento para recoger escamas 2D con grafeno monocapa es menor que en el caso en el que se utilizan escamas más gruesas. (iii) El proceso es incompatible con el método de rasgar y apilar para fabricar heteroestructuras retorcidas con un control preciso del ángulo de rotación, ya que requiere que se coloque una escama 2D gruesa sobre el polímero de recogida15. Por lo tanto, existe una demanda de desarrollar un método para ensamblar heteroestructuras en orden inverso, es decir, de escamas gruesas a escamas delgadas, y voltear su superficie boca abajo y dejarla caer sobre un sustrato designado, lo que llamamos ensamblaje de recoger y voltear. técnica. Hasta ahora, se han desarrollado varias técnicas de ensamblaje pick-and-flip para fabricar heteroestructuras de van der Waals para mediciones STM; sin embargo, estas técnicas son incompatibles con la caja de guantes convencional porque utilizan agua16,17 o disolventes orgánicos18 para transferir las heteroestructuras de un polímero. sello al otro segundo sello.

En esta carta, presentamos una técnica de ensamblaje en seco pick-and-flip para los ARPES de heteroestructuras de van der Waals empleando las diferencias en las temperaturas de transición vítrea de un polímero compuesto de resina acrílica Elvacite2552C y líquido iónico 1-etil-3-metilimidazolio. (ILLINOIS). Primero, caracterizamos las propiedades térmicas de los compuestos Elvacite2552C-IL. La Figura 1a muestra su calorimetría diferencial de barrido (DSC) para diferentes contenidos de IL (rojo) 0, (azul) 23,5 y (verde) 41,5% en peso. Para todos los contenidos de IL, las curvas DSC muestran transiciones escalonadas, lo que indica un aumento en las capacidades caloríficas [líneas discontinuas negras]. Esto indica que Elvacite2552C-IL exhibe una transición de un estado frágil a un estado plástico, es decir, transición vítrea. La temperatura en el medio de la región inclinada se toma como \({T}_{\text{g}}\) [flechas negras en la Fig. 1a]. \({T}_{\text{g}}\) disminuye a 100, 70 y 37 ℃ cuando se aumenta el contenido de IL a 0, 23,5 y 41,5% en peso (Fig. 1b). A continuación, evaluamos las propiedades mecánicas de los compuestos Elvacite2552C-IL. Aquí, investigamos los cambios en la forma de los compuestos Elvacite2552C-IL en un portaobjetos de vidrio después de tocarlos y separarlos del sustrato de silicio variando la temperatura de la etapa de muestra \({T}_{\text{stage}}\). Cuando \({T}_{\text{stage}}\) es bajo, la forma de los compuestos Elvacite2552C-IL no se ve afectada (Figura complementaria S1b-(i)). Cuando \({T}_{\text{stage}}\) aumenta, se deforman después de desprenderse del sustrato de silicio (Figura complementaria S1b-(ii)). Definimos \({T}_{\text{etapa}}\) en la que los compuestos de Elvacite2552C-IL se deforman como \({T}_{\text{deform}}\). Con un aumento adicional en \({T}_{\text{etapa}}\), los compuestos de Elvacite2552C-IL se adhieren fuertemente a los sustratos de silicio. Los residuos de polímero permanecieron en el sustrato de silicio (Figura complementaria S1b-(iii)). Definimos \({T}_{\text{etapa}}\) en la que los compuestos de Elvacite2552C-IL comienzan a adherirse como \({T}_{\text{adhere}}\). Como se muestra en la Fig. 1c, \({T}_{\text{deformar}}\) y \({T}_{\text{adhere}}\) disminuyen sistemáticamente desde \({T}_{\text {deformar}}=120 ^\circ \text{C}\) a \(45^\circ \text{C}\) (cuadrados en la Fig. 1c) y \({T}_{\text{adherir} }=145\)–\(60^\circ \text{C}\) (triángulos en la Fig. 1c) al aumentar el contenido de IL de 0 a 39,4% en peso. Estos resultados indican que IL funciona como un plastificante volátil para Elvacite2552C, y \({T}_{\text{g}}\) de Elvacite2552C se puede controlar sistemáticamente utilizando el contenido de IL.

(a) Curvas de calorimetría de barrido diferencial de compuestos Elvacite2552C-IL para contenidos variables de IL (azul) 0, (verde) 23,5 y (rojo) 41,5% en peso. (b) Temperatura de transición vítrea \(\left({T}_{\text{g}}\right)\) de compuestos Elvacite2552C-IL en función del contenido de IL. (c) Temperatura de la etapa \(\left({T}_{\text{stage}}\right)\) a la que los compuestos de Elvacite2552C-IL se deforman (\({T}_{\text{deform}}\) ) mientras entra en contacto con el sustrato de silicio y se adhiere \(({T}_{\text{adhere}})\) al sustrato de silicio para variar el contenido de IL.

A continuación, investigamos la adhesión de los compuestos Elvacite2552C-IL a escamas 2D. Aquí, seleccionamos escamas de h-BN en un sustrato de SiO2 / Si para representar escamas 2D y probamos si el compuesto Elvacite2552C-IL puede recoger las escamas de h-BN (recuadro en la Fig. 2a). Las Figuras 2a-c muestran la fracción de hojuelas de h-BN recogidas por los compuestos de Elvacite2552C-IL al variar la velocidad de la etapa \(\left({v}_{\text{stage}}\right)\) para separar el silicio. sustrato de los compuestos. Aquí, \({v}_{\text{stage}}\) se controló con precisión mediante un actuador con motores paso a paso. Los contenidos de IL fueron (a) 0, (b) 29,0 y (c) 41,5% en peso. Las temperaturas de la etapa estuvieron cercanas a \({T}_{\text{g}}\) de cada compuesto de Elvacita-IL: (a) \({T}_{\text{stage}}=105, \left( \text{b}\right) 65,\) y (c) 40 °C. Para un contenido de IL de 0% en peso y \({v}_{\text{stage}}=0,001\)–0,02 mm/s, el polímero se adhirió fuertemente al sustrato de silicio. La forma del polímero se deformó sustancialmente [las imágenes y esquemas representativos del microscopio óptico se muestran en la figura complementaria S2]. Una deformación sustancial impide que el polímero recoja aún más los cristales 2D. Por lo tanto, estas condiciones no son adecuadas para ensamblar heteroestructuras de van der Waals [indicada por la región sombreada oscura en la Fig. 2a]. Cuando la velocidad de la etapa aumenta en el rango de 0,05 a 0,5 mm/s, el grado de deformación se reduce y h-BN se transfirió con éxito al polímero (Fig. 2a). Esto indica un aumento en el módulo elástico del polímero para \({v}_{\text{stage}}\) más altas, es decir, las velocidades de estiramiento aplicadas al polímero. Se pueden observar las mismas tendencias para contenidos de IL de 29,0% en peso (Fig. 2b) y 41,5% en peso (Fig. 2c). Estos resultados indican que una \({v}_{\text{etapa}}\) superior es adecuada para utilizar el compuesto Elvacite2552C-IL para recoger las escamas 2D.

(a – c) Fracción de hojuelas de h-BN recogidas por compuestos de Elvacite2552C-IL de un sustrato de silicio con diferentes velocidades \(\left({v}_{\text{stage}}\right)\) para desprender el silicio sustrato de los compuestos para contenidos de IL (a) \(0\), (b) \(29.0\) y (c) \(41.5\)% en peso a las temperaturas de la etapa (a) \({T}_{\ text{etapa}}=105\), (b) \(65\), y (c) \(40^\circ{\rm C}\). (d – f) Fracción de hojuelas de h-BN transferidas desde el sustrato de silicio a compuestos de Elvacite2552C-IL para temperaturas de etapa variables \(\left({T}_{\text{stage}}\right)\) en \({ v}_{\text{etapa}}=0,5 \text{mm}/\text{s}\). Las regiones sombreadas en gris indican los rangos de \({{v}_{\text{stage}} \text{y }T}_{\text{stage}}\), donde los compuestos de Elvacite2552C-IL se deforman sustancialmente mientras recogiendo las escamas de h-BN y no conservan su forma de cúpula original [“Información complementaria”].

Con base en las observaciones descritas anteriormente, fijamos las velocidades de la etapa al valor más alto posible con nuestra etapa de motor paso a paso \({v}_{\text{stage}}=0.5 \text{ mm}/\text{s}\) e investigó la influencia de las variaciones \({T}_{\text{stage}}\). Las Figuras 2d a f muestran la fracción de hojuelas de h-BN recogidas por el compuesto Elvacite2552C-IL en función de \({T}_{\text{stage}}\) para diferentes contenidos de IL. Para un contenido de IL de 0% en peso, las escamas de h-BN no se transfirieron al compuesto Elvacite2552C-IL en \(T{}_{\text{stage}}<100^\circ{\rm C}\). En \({T}_{\text{etapa}}=100^\circ{\rm C}\), aproximadamente la mitad de las escamas de h-BN se transfirieron al polímero. En \(T{}_{\text{etapa}}=110^\circ{\rm C}\), las escamas de h-BN se transfirieron completamente al polímero. Con un aumento adicional en \({T}_{\text{stage}}\), el polímero exhibió una deformación sustancial, similar a la observada en casos bajos de \({v}_{\text{stage}}\). Por lo tanto, \({T}_{\text{stage}}=100^\circ{\rm C}\) es adecuado cuando se utiliza el compuesto Elvacite2552C-IL con un contenido de IL de 0% en peso para recoger hojuelas de h-BN. . Cuando el contenido de IL aumentó a 29,0 % en peso y 41,5 % en peso, \({T}_{\text{g}}\) del compuesto Elvacite2552C-IL disminuyó. La \({T}_{\text{etapa}}\ óptima, donde las escamas h-BN se transfirieron al polímero, se desplazó a temperaturas más bajas \({T}_{\text{etapa}}=60^ \circ{\rm C}\) y \(40^\circ{\rm C}\) (Fig. 2e,f). Estos resultados indican que un valor de \({T}_{\text{stage}}\) cercano a \({T}_{\text{g}}\) es adecuado para recoger escamas de h-BN de sustratos de silicio. .

Estos resultados muestran que el \({T}_{\text{etapa}}\) necesario para recoger escamas de h-BN se puede controlar continuamente entre 110 y 40 ℃ utilizando los compuestos Elvacite2552C-IL. Hasta ahora, se han utilizado varios polímeros para recoger escamas 2D de sustratos de silicio19, incluido el carbonato de polipropileno \(\left({T}_{\text{g}}\sim 40^\circ \text{C}\right) \)20, Elvacite2552C \(\left({T}_{\text{g}}\sim 100^\circ \text{C}\right)\)21 y policarbonato \(\left({T}_ {\text{g}}\sim 140^\circ \text{C}\right)\)14. Por el contrario, \({T}_{\text{g}}\) del compuesto Elvacite2552C-IL se puede controlar entre 40 y 100 °C, lo que proporciona un rango más amplio de temperaturas del sustrato para ensamblar heteroestructuras de van der Waals. Anteriormente, las temperaturas de transición vítrea del poli(metacrilato de metilo)22,23 y del poli(cloruro de vinilo)24 podían controlarse añadiendo IL. Por lo tanto, los IL se utilizarían para ajustar la \({T}_{\text{etapa}}\) necesaria para recoger escamas 2D en un rango mucho más amplio, combinándolas con otros polímeros como el carbonato de polipropileno y el policarbonato.

Al utilizar la diferencia en \({T}_{\text{g}}\) de los compuestos Elvacite2552C-IL con diferentes contenidos de IL, podemos desarrollar un proceso para ensamblar heteroestructuras de van der Waals para ARPES, como se muestra esquemáticamente en la Fig. 3a-i [Las imágenes microscópicas ópticas de la heteroestructura correspondiente a (e – i) se muestran en la Fig. 3j – m, respectivamente]. El montaje se realizó en una caja con guantes21. Primero, Elvacite2552C recogió una escama gruesa de h-BN sin IL en un portaobjetos de vidrio en \({T}_{\text{etapa}} = 80^\circ \text{C}\) (Fig. 3a) . El grafito grueso fue recogido por h-BN (Fig. 3b). El cristal 2D objetivo para el estudio ARPES fue recogido por grafito en \({T}_{\text{stage}} = 90^\circ \text{C}\) (Fig. 3c). Finalmente, el cristal 2D objetivo se cubrió recogiendo grafeno monocapa en \(T = 80^\circ \text{C}\)(Fig. 3d). La temperatura se redujo a \({T}_{\text{stage}} = 40^\circ \text{C}\), y la heteroestructura tocó el compuesto Elvacite 2552C-IL con un contenido de IL del 39,4% en peso (Fig. .3f). Debido a que la adhesión de la heteroestructura al compuesto Elvacite2552C-IL es más fuerte que la de Elvacite2552C en \({T}_{\text{stage}} = 40^\circ \text{C}\), la heteroestructura se transfiere al Superficie del compuesto Elvacite2552C + IL (Fig. 3g). La heteroestructura se liberó sobre el sustrato SiO2/Si con un electrodo metálico (Au/Ti) en \(T = 95^\circ \text{C}\) en condiciones ambientales. Finalmente, el compuesto Elvacite 2552C-IL se eliminó sumergiendo el sustrato en cloroformo durante 1 min. A través de este proceso, la superficie de la heteroestructura se volteó.

Esquemas del proceso de ensamblaje en seco de cristales 2D para ARPES. Primero, (a) h-BN grueso, (b) grafito grueso, (c) cristales 2D específicos y (d) grafeno son recogidos por Elvacite2552C en \({T}_{\text{stage}}\) de (a) \(80\), (b) \(80\), (c) \(90\) y (d) \(80^\circ \text{C}\) dentro de la guantera. (e – g) La heteroestructura de Elvacite2552C se libera en un segundo compuesto de Elvacite2552C-IL con un contenido de IL de 39,4 % en peso en \({T}_{\text{stage}}=40^\circ \text{C}\ ). La fuerza adhesiva de Elvacite2552C a la heteroestructura es más débil que la del compuesto Elvacite2552C-IL; la heteroestructura se transfiere al segundo sello. (g) y (h) La heteroestructura se voltea y se libera sobre un sustrato de SiO2/Si con un electrodo metálico prediseñado en condiciones ambientales en \(T=95^\circ \text{C}\). (j – m ) Imágenes microscópicas ópticas de la heteroestructura correspondiente a (e – i). Las barras de escala corresponden a 10 \({\mu}{\text{m}}\).

Para confirmar que las heteroestructuras de van der Waals fabricadas utilizando el método de ensamblaje pick-and-flip presentado tienen superficies suficientemente limpias para las mediciones de ARPES, fabricamos varias heteroestructuras 2D y realizamos mediciones de ARPES con microenfoque basado en láser (μ-ARPES)25. Las muestras se montaron en la platina ARPES con pasta de plata para formar una conexión eléctrica con el electrodo metálico. Las muestras se transfirieron a la cámara de vacío ultra alto del sistema ARPES utilizando la cámara de tetina ICF-70 con una válvula de compuerta, que se utilizó como una simple maleta de vacío bombeada a \({10}^{-3}\) Pa. Antes Durante la medición, las muestras se recocieron a aproximadamente 200 °C durante ~ 10 h en vacío ultraalto.

La Figura 4 muestra las imágenes del microscopio óptico de (a) WTe2 de 5 capas, (b) MoTe2 de 3 capas, (c) WTe2/Cr2Ge2Te6 de 2 capas y (d) WTe2 bicapa doble retorcida, que son representantes de las heteroestructuras fabricadas. utilizando el método de montaje. La Figura 4e – h muestra las imágenes ARPES tomadas de cada muestra. En la Fig. 4e, podemos observar la estructura de bandas de energía bien resuelta de WTe2 de 5 capas, que comprende cinco conjuntos de espectros de energía distintos. Demuestra claramente que las dispersiones de bandas discretas obtenidas por el efecto de confinamiento debido al número finito de capas de apilamiento se observan claramente. La dependencia del número de capas del espectro de energía de las escamas de WTe2 exfoliadas se puede investigar utilizando este método25. Estas observaciones indican que incluso materiales fácilmente oxidables se pueden ensamblar utilizando este método, proporcionando una interfaz suficientemente limpia entre el grafeno y WTe2 y la formación de una superficie de grafeno monocapa, lo que permite la observación directa de las estructuras de bandas de dichoslcogenuros de metales de transición exfoliados. La Figura 4f muestra los datos ARPES de MoTe2 de 3 capas, que resolvió el espectro de energía semimetálico de MoTe2, lo que indica la aplicabilidad de la técnica de fabricación a diferentes materiales. La estructura de banda de WTe2 de 2 capas sobre una escama delgada magnética Cr2Ge2Te6 podría medirse mediante µ-ARPES (Fig. 4g), lo que indica la aplicabilidad de la técnica de fabricación para estudiar heteroestructuras compuestas de van der Waals. Finalmente, los datos ARPES de la doble bicapa retorcida WTe2 podrían usarse para resolver un espectro de energía bien separado (Fig. 4h); El espectro observado es distinto del de WTe2 de 2 capas y del WTe2 de 4 capas, lo que indica la firma de la hibridación de la estructura de banda en la heteroestructura WTe2 retorcida. Este resultado demuestra que el método propuesto es compatible con la técnica de desgarro y apilamiento para ensamblar heteroestructuras retorcidas de van der Waals.

(Paneles superiores) Imágenes microscópicas ópticas de (a) WTe2 de 5 capas, (b) MoTe2 de 3 capas, (c) WTe2 de 2 capas/Cr2Ge2Te6 de pocas capas y (d) WTe2 doble retorcido de 2 capas con rotación ángulo de \(3^\circ\). Estas escamas están encapsuladas entre grafeno monocapa y grafito. La barra de escala blanca corresponde a 10 \({\mu}{\text{m}}.\) (Paneles inferiores) Las imágenes ARPES de (e) WTe2 de 5 capas, (f) MoTe2 de 3 capas, (g) WTe2 de 2 capas/Cr2Ge2Te6 de pocas capas, y (h) WTe2 doble retorcido de 2 capas registrado a lo largo de la dirección \({k}_{x}\). Para el WTe2 doble retorcido de 2 capas, el eje kx se establece en la dirección inclinada ± 1,5 grados desde los ejes kx del WTe2 de 2 capas superior e inferior. Curvas de distribución de energía en \({k}_{x}=0\) obtenidas con un ancho integral de 0,04/Å\(.\) Los marcadores rojos indican las posiciones de los picos de intensidad derivados de las escamas superiores de WTe2 o MoTe2.

Describimos una técnica de ensamblaje de pick-and-flip en seco para los ARPES de heteroestructuras de van der Waals empleando las diferencias en \({T}_{\text{g}}\) de un polímero compuesto de Elvacite2552C y un IL con diferentes Contenidos de IL. Las observaciones del espectro ARPES de varias heteroestructuras indican que el método se puede utilizar para obtener heteroestructuras de van der Waals con una superficie suficientemente limpia en condiciones de vacío ultra alto. La técnica de fabricación nos permite ensamblar heteroestructuras de van der Waals desde escamas gruesas hasta escamas delgadas, voltear su superficie y dejarla caer sobre un sustrato designado. La técnica presentada se puede utilizar como un método versátil de fabricación de muestras para investigar el espectro de energía de varias heteroestructuras de van der Waals.

Se mezclaron un polvo de copolímero de metacrilato termoplástico (Elvacite2552C, Lucite International) y un líquido iónico (1-etil-3-metilimidazolio bis (trifluorometilsulfonil)imida, Iolitec GmbH) en una botella de tubo de rosca. Se añadió anisol a la mezcla en una proporción en volumen de 1:1. La mezcla se dejó en el gabinete durante cinco días para disolver la mezcla de Elvacite2552C-IL en anisol. Se formó una gota de solución de Elvacite2552C, IL y anisol en el portaobjetos de vidrio usando una aguja. El portaobjetos de vidrio se horneó a \(180^\circ{\rm C}\) en un horno de vacío durante > 12 h o se colocó en una placa calefactora a \(180^\circ{\rm C}\) dentro de una guantera durante > 8 h para evaporar el disolvente anisol.

Las mediciones de DSC se realizaron utilizando un Shimadzu DSC-60 Plus. La solución de Elvacite2552C-IL-Aisole se vertió en una bandeja de DSC y se horneó en un horno de vacío a \(180^\circ{\rm C}\) durante 15 h para evaporar el disolvente de anisol. Se empaquetaron compuestos de Elvacite2552C-IL que pesaban aproximadamente 5 mg en una bandeja de aluminio. Las curvas de DSC se midieron a una velocidad de rampa de temperatura de \(10^\circ{\rm C} /\text{min}\).

La medición µ-ARPES basada en láser se realizó utilizando una combinación del analizador hemisférico (DA30, Scienta Omicron Inc.) y la generación del cuarto armónico con energía fotónica \(h\nu =6,42 \text{ eV}\) de Radiación láser Ti:zafiro (Verdi V-18 y MIRA-HP, Coherent Inc.) obtenida por el convertidor de frecuencia (HarmoniXX, APE Inc.). La luz incidente del láser fue enfocada por el sistema de lentes ópticas26 (corporación NTT Advanced Technology) equipado en el exterior con la cámara de ultra alto vacío del ARPES. Se estima que el tamaño del punto es de aproximadamente 20 μm. La resolución de energía total se fijó en 3 meV. Durante la medición, la temperatura del manipulador de muestras se mantuvo por debajo de 20 K. Todas las imágenes de ARPES en este artículo representan las sumas de las intensidades de ARPES tomadas con la luz polarizada s y p.

Los datos que respaldan los hallazgos de este estudio están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

Geim, AK y Van der Grigorieva, IV Heteroestructuras valonas. Naturaleza 499, 419–425. https://doi.org/10.1038/nature12385 (2013).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Sobota, JA, He, Y. y Shen, Z.-X. Estudios de fotoemisión con resolución angular de materiales cuánticos. Mod. Rev. Física. 93, 025006. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.93.025006 (2021).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Seah, MP y Dench, WA Espectroscopía electrónica cuantitativa de superficies: una base de datos estándar para caminos libres medios inelásticos de electrones en sólidos. Navegar. Interfaz Anal. 1, 2–11. https://doi.org/10.1002/sia.740010103 (1979).

Artículo CAS Google Scholar

Sí, P.-C. et al. Estructura electrónica dependiente de capas de un dicalcogenuro bidimensional atómicamente pesado. Física. Rev. B 91, 041407. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.041407 (2015).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Jin, W. y col. Medición directa de la estructura de bandas electrónicas de MoS2 dependiente del espesor mediante espectroscopia de fotoemisión con resolución de ángulo. Física. Rev. Lett. 111, 106801. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.106801 (2013).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Cucchi, I. et al. Fotoemisión con resolución de ángulo láser de microenfoque en 1T′-WTe2 encapsulado de mono, bi y pocas capas. Nano Lett. 19, 554–560. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.8b04534 (2019).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Pierucci, D. y col. Alineación de bandas y miniespacios en heteroestructuras monocapa de MoS2-grafeno van der waals. Nano Lett. 16, 4054–4061. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b00609 (2016).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Zhang, H. y col. Resolución de estados profundos de pozos cuánticos en escamas de 2H-MoTe2 atómicamente delgadas mediante espectroscopia de fotoemisión con resolución de ángulo de nanopuntos. Nano Lett. 18, 4664–4668. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.8b00589 (2018).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Yuan, H. y col. Evolución de la posición del valle en calcogenuros de metales de transición a granel y su límite de monocapa. Nano Lett. 16, 4738–4745. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b05107 (2016).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Wilson, NR y cols. Determinación de desplazamientos de bandas, hibridación y unión de excitones en heteroestructuras de semiconductores 2D. Ciencia. Adv. 3, e1601832. https://doi.org/10.1126/sciadv.1601832 (2017).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Nguyen, PV y cols. Visualización de efectos de activación electrostática en heteroestructuras bidimensionales. Naturaleza 572, 220–223. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1402-1 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Muzzio, R. y col. Vista resuelta por el momento de efectos de muchos cuerpos altamente sintonizables en un dispositivo de efecto de campo de grafeno/hBN. Física. Rev. B 101, 201409. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.201409 (2020).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Xie, S. y col. Observación directa de distintas minibandas en superredes muaré. arXiv:2010.07806. https://doi.org/10.48550/arXiv.2010.07806 (2020).

Zomer, PJ, Guimarães, MHD, Brant, JC, Tombros, N. & Wees, BJV Técnica de recogida rápida para heteroestructuras de alta calidad de grafeno bicapa y nitruro de boro hexagonal. Aplica. Física. Letón. 105, 013101. https://doi.org/10.1063/1.4886096 (2014).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Kim, K. y col. Heteroestructuras de van der waals con alineación rotacional de alta precisión. Nano Lett. 16, 1989–1995. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b05263 (2016).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Li, Y. et al. Ruptura de simetría y conductividad anómala en una superred de doble muaré. arXiv:2204.12059. https://doi.org/10.48550/arXiv.2204.12059(2022).

Wong, D. y col. Cascada de transiciones electrónicas en grafeno bicapa retorcido en ángulo mágico. Naturaleza 582, 198–202. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2339-0 (2020).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Choi, Y. et al. Correlaciones electrónicas en grafeno bicapa retorcido cerca del ángulo mágico. Nat. Física. 15, 1174-1180. https://doi.org/10.1038/s41567-019-0606-5 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Frisenda, R. et al. Avances recientes en el ensamblaje de nanodispositivos y heteroestructuras de van der Waals mediante la colocación determinista de materiales 2D. Química. Soc. Apocalipsis 47, 53–68. https://doi.org/10.1039/C7CS00556C (2018).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Wang, L. y col. Contacto eléctrico unidimensional con un material bidimensional. Ciencia 342, 614–617. https://doi.org/10.1126/science.1244358 (2013).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Masubuchi, S. y col. Búsqueda robótica autónoma y ensamblaje de cristales bidimensionales para construir superredes de van der Waals. Nat. Comunitario. 9, 1413. https://doi.org/10.1038/s41467-018-03723-w (2018).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Scott, MP, Rahman, M. & Brazel, CS Aplicación de líquidos iónicos como plastificantes de baja volatilidad para PMMA. EUR. Polímero J. 39, 1947–1953. https://doi.org/10.1016/S0014-3057(03)00129-0 (2003).

Artículo CAS Google Scholar

Scott, MP y cols. Aplicación de líquidos iónicos como plastificantes para poli(metacrilato de metilo). Química. Comunitario. https://doi.org/10.1039/B204316P (2002).

Artículo de Google Scholar

Rahman, M. & Brazel, CS Líquidos iónicos: plastificantes estables de nueva generación para poli(cloruro de vinilo). Polimero. Degradar. Puñalada. 91, 3371–3382. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2006.05.012 (2006).

Artículo CAS Google Scholar

Sakano, M. y col. Efecto del número de capas pares e impares de la división del espín de la banda de valencia en WTe2. Física. Rev. Res. (en prensa).

Iwasawa, H. y col. Desarrollo de un sistema µ-ARPES de escaneo basado en láser con máximas resoluciones de energía y momento. Ultramicroscopía 182, 85–91. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2017.06.016 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

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Este trabajo fue apoyado por JST-CREST y JST-Mirai (números de subvención JPMJCR15F3, JPMJCR20B4, JPMJMI21G9, JPMJCR16F2), JSPS KAKENHI (números de subvención JP19H01820, JP20H00127, JP20H00354, JP20H01834, JP21H05232 , JP21H05233, JP21H05234, JP21K05235, JP21H05236). YW reconoce la beca de investigación JSPS para jóvenes científicos.

Estos autores contribuyeron por igual: Satoru Masubuchi, Masato Sakano y Yuma Tanaka.

Instituto de Ciencias Industriales, Universidad de Tokio, 4-6-1 Komaba, Meguro-ku, Tokio, 153-8505, Japón

Satoru Masubuchi, Yusai Wakafuji, Takashi Taniguchi y Tomoki Machida

Centro de Electrónica de Fase Cuántica y Departamento de Física Aplicada, Universidad de Tokio, Bunkyo-ku, Tokio, 113-8656, Japón

Masato Sakano, Yuma Tanaka, Takato Yamamoto y Kyoko Ishizaka

Laboratorio de Materiales y Estructuras, Instituto de Tecnología de Tokio, Yokohama, Kanagawa, 226-8503, Japón

Shota Okazaki y Takao Sasagawa

Centro de Investigación de Materiales Funcionales, Instituto Nacional de Ciencia de Materiales, 1-1 Namiki, Tsukuba, 305-0044, Japón

Kenji Watanabe

Centro Internacional de Nanoarquitectónica de Materiales, Instituto Nacional de Ciencia de Materiales, 1-1 Namiki, Tsukuba, 305-0044, Japón

Takashi Taniguchi

Departamento de Ingeniería de Materiales, Escuela de Graduados en Ingeniería, Universidad de Tokio, Bunkyo-ku, Tokio, 113-8656, Japón

Jincai Li y Hirotaka Ejima

Centro RIKEN para Ciencias de la Materia Emergente (CEMS), Wako, Saitama, 351-0198, Japón

Kyoko Ishizaka

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También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

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SM, MS e YT concibieron el proyecto y fabricaron muestras para mediciones ARPES. MS, YT y TY realizaron mediciones AREPS. YW y TY realizaron experimentos para estimar la adhesión de polímeros a cristales bidimensionales y sustratos de silicio. SM, JL y HE realizaron mediciones de DSC. SO y TS sintetizaron los cristales WTe2, MoTe2 y Cr2Ge2Te6. KW y TT sintetizaron los cristales de h-BN. KI y TM supervisaron el programa de investigación. SM, TM, MS y KI coescribieron el artículo. Todos los autores aprobaron el envío del artículo.

Correspondencia a Satoru Masubuchi o Tomoki Machida.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Acceso Abierto Este artículo está bajo una Licencia Internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, compartir, adaptación, distribución y reproducción en cualquier medio o formato, siempre y cuando se dé el crédito apropiado al autor(es) original(es) y a la fuente. proporcione un enlace a la licencia Creative Commons e indique si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la normativa legal o excede el uso permitido, deberá obtener permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reimpresiones y permisos

Masubuchi, S., Sakano, M., Tanaka, Y. et al. Ensamblaje pick-and-flip en seco de heteroestructuras de van der Waals para espectroscopia de fotoemisión con resolución de ángulo de microenfoque. Informe científico 12, 10936 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-14845-z

Descargar cita

Recibido: 25 de marzo de 2022

Aceptado: 13 de junio de 2022

Publicado: 29 de junio de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-14845-z

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