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May 18, 2024

Escolha seca

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 10936 (2022) Citar este artigo 2387 Acessos 2 Citações 3 Detalhes de métricas altmétricas Apresentamos uma técnica de montagem dry pick-and-flip para resolução de ângulo

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 10936 (2022) Citar este artigo

2387 Acessos

2 citações

3 Altmétrico

Detalhes das métricas

Apresentamos uma técnica de montagem pick-and-flip a seco para espectroscopia de fotoemissão com resolução angular (ARPES) de heteroestruturas de van der Waals. Combinando a resina acrílica Elvacite2552C e o líquido iônico 1-etil-3-metilimidazólio, preparamos polímeros com temperaturas de transição vítrea (Tg) variando de 37 a 100 ℃. A adesão do polímero aos cristais 2D foi aumentada em \({T}_{\text{g}}\). Utilizando a diferença em \({T}_{\text{g}}\), uma heteroestrutura 2D pode ser transferida de um polímero de alta \({T}_{\text{g}}\) para um polímero inferior -\({T}_{\text{g}}\) polímero, que permite virar sua superfície de cabeça para baixo. Este processo é adequado para montagem de heteroestruturas para ARPES, onde a camada superior deve ser de grafeno monocamada. As medições ARPES microfocadas baseadas em laser de WTe2 de 5 camadas, MoTe2 de 3 camadas, WTe2 de 2 camadas / Cr2Ge2Te6 de poucas camadas e WTe2 de dupla camada torcida demonstram que este processo pode ser utilizado como um método versátil de fabricação de amostras para investigar os espectros de energia de heteroestruturas 2D.

As heteroestruturas bidimensionais de van der Waals oferecem oportunidades sem precedentes para explorar a física correlacionada emergente . A espectroscopia de fotoemissão com resolução de ângulo (ARPES) é indiscutivelmente a ferramenta mais direta para estudar as estruturas de bandas eletrônicas de heteroestruturas 2D de van der Waals . No entanto, estudar tais heteroestruturas pelo ARPES é um desafio. Para garantir o requisito de sensibilidade de superfície para ARPES, onde a maioria dos elétrons fotoexcitados se origina das poucas camadas atômicas superiores3, é necessária uma amostra com uma superfície atomicamente plana e limpa sob condições de vácuo ultra-alto2,4,5,6,7,8,9 ,10. Cobrir uma superfície de heteroestrutura de van der Waals com grafeno monocamada ou nitreto de boro hexagonal (h-BN) ajuda a atender a esse requisito6. A natureza hidrofóbica do grafeno e da superfície do h-BN permite a remoção dos contaminantes adsorvidos por recozimento sob condições de vácuo ultra-alto. Além disso, permite a investigação dos espectros de energia de heteroestruturas, onde está ausente a hibridização da estrutura de bandas com grafeno e h-BN. Os elétrons fotoexcitados podem escapar da heteroestrutura sem perder momento e energia.

Uma abordagem para fabricar heteroestruturas de van der Waals para ARPES é a montagem de coleta a seco . O grafeno monocamada é primeiro captado por um polímero (normalmente filme de policarbonato em um bloco de polidimetilsiloxano) . Posteriormente, os cristais 2D alvo são captados sequencialmente tocando a monocamada de grafeno nos cristais 2D. Finalmente, as heteroestruturas foram transferidas para um substrato de silício. Embora estas técnicas permitam o ARPES de WTe26 e WSe211, alguns desafios permanecem. Isso ocorre porque (i) a monocamada de grafeno do polímero é rasgada após alguns ciclos de captação, o que impede a montagem de heteroestruturas com múltiplas camadas. (ii) O rendimento para a coleta de flocos 2D pelo grafeno monocamada é menor do que no caso em que são utilizados flocos mais espessos. (iii) O processo é incompatível com o método tear-and-stack para fabricação de heteroestruturas torcidas com controle preciso do ângulo rotacional, pois requer que um floco 2D espesso seja colocado no polímero de captação . Portanto, há demanda para o desenvolvimento de um método para montar heteroestruturas na ordem inversa, ou seja, de flocos grossos para flocos finos, e virar sua superfície de cabeça para baixo e soltá-la em um substrato designado, que chamamos de montagem pick-and-flip técnica. Até agora, várias técnicas de montagem pick-and-flip foram desenvolvidas para fabricar heteroestruturas de van der Waals para medições STM, no entanto, essas técnicas são incompatíveis com o invólucro convencional do porta-luvas porque usam água 16,17 ou solventes orgânicos 18 para transferir as heteroestruturas de um polímero carimbo para o outro segundo carimbo.