Подготовка и характеристика C60/Graphene гибридные наноструктур
Summary
Здесь мы представляем протокол для изготовления C60/graphene гибридные наноструктур, физической термическое испарение. В частности надлежащего манипуляции осаждения и отжига условий позволяют контролировать создание 1D и 1 d квази C60 структур на рифленая графена.
Abstract
Физические тепловой осаждения в условиях высокого вакуума является чистым и управляемый метод для изготовления новых молекулярных наноструктур на графена. Мы представляем методы для пополнения и пассивно манипулируя C60 молекул на рифленая графена, которые заранее стремление к реализации приложений, связанных с 1 D C60/graphene гибридные структуры. Методы, применяемые в данной экспозиции зацеплены к высоким вакуумные системы с подготовки областях поддерживает молекулярной осаждения, а также термический отжиг образцов. Мы сосредоточены на C60 осаждения при низком давлении, с помощью домашнего Кнудсен ячейки подключен к сканирующий туннельный микроскопии (STM) системы. Количество молекул на хранение регулируется, контролируя температуру Кнудсен клеток и времени осаждения. Одномерный (1D) C60 цепь структур с шириной двух-трех молекул может быть подготовлен через тюнинг от экспериментальных условий. Поверхностная подвижность молекул60 C увеличивается с отжига температура, позволяя им переехать в рамках периодических потенциал рифленая графена. Используя этот механизм, он позволяет управлять экономикой 1 D C60 цепи структуры к структуре полосой гексагональной близко Упакованные квази – 1 D.
Introduction
Этот протокол объясняет, как депозит и манипулировать C60 молекул на графена, таким образом, что могут быть реализованы 1 D и квази – 1 D C60 цепь структур. Методы в этом эксперименте были разработаны для устранения необходимости направлять адсорбатов желательно конфигурации без необходимости полагаться на ручной манипуляции, которая медленно и может потребовать больших усилий. Описанные здесь процедуры полагаются на использование высокой вакуумной системой с зоной подготовки образца, поддерживающие молекулярной осаждения и термический отжиг образцов. STM используется для характеристики образцов, но другие методы молекулярного разрешения могут применяться.
Термическое испарение молекул в ячейке Кнудсен является эффективным и чистым способом подготовить тонких пленок. В этом протоколе Кнудсен ячейка используется для испарения молекул C60 на подложке графена. Этот испаритель Кнудсен клетки в основном состоит из кварца метро, Отопление накаливания, проводов термопар и проходные соединители,12,3. Кварцевая трубка используется для размещения молекулы, нагревает накаливания вольфрама, молекул в кварце трубки через применяется текущий и проводов термопар используются для измерения температуры. В экспериментах скорость осаждения контролируется настройки температуры источника в ячейке Кнудсен. Проводов термопар присоединены к внешней стене кварцевая трубка и поэтому обычно измерения температуры внешней стены, которая немного отличается от температуры внутри клетки, где расположен молекулярных источник. Для получения точной температуры в кварцевая трубка, мы выполняется калибровка с помощью двух термопара установок для измерения температуры внутри и снаружи трубы и записали перепада температур. Таким образом мы можем более точно контролировать температуру источника в ходе экспериментов молекулярных испарения с помощью проводов термопар, прикреплены снаружи кварцевая трубка. Поскольку небольшое количество сублимированный молекул будет в газовой фазе при низком давлении, когда молекулы испаряются, существует, как правило, изменения давления. Таким образом мы тщательно контролировать изменения давления в замке нагрузки.
Этот испаритель может использоваться для хранение различных источников молекулы, например C60,70C, бора subphthalocyanine хлорид, Ga, Al и Hg4,5,6,,78. По сравнению с другими методами подготовки тонкой пленки, например, спина, кастинг9,10,11, термическое испарение в высоком вакууме намного чище и универсальный так как нет никаких растворителей, необходимых для осаждения. Кроме того процесс дегазации до осаждения улучшает чистоту источника, устраняя возможные примеси.
Protocol
Representative Results
Discussion
Методы, описанные в настоящем Протоколе предназначены для тепловой осаждения органических материалов и других материалов, высокое давление паров. Эти методы могут быть интегрированы с ультра-высокой вакуумных систем, которые имеют образца подготовка области способны поддерживать мо…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа поддерживается управление исследований армии США под Грант W911NF-15-1-0414.
Materials
| CF Flanged power feedthrough | Kurt J. Lesker | EFT0042033 | |
| Copper sheets | Alfa Aesar | 7440-50-8 | |
| Thermocouple chromel/alumel wires | Omega Engineering | ST032034/ST080042 | |
| Tungsten wires | Alfa Aesar | 7440-33-7 | |
| Stainless steel rods | McMaster-Carr | 95412A868 | |
| Copper wires | McMaster-Carr | 8873K28 | |
| Hollow copper rods | McMaster-Carr | 7190K52 | |
| C60 | MER Corporation | MR6LP |
References
- Gutzler, R., Heckl, W. M., Lackinger, M. Combination of a Knudsen effusion cell with a quartz crystal microbalance: In situ measurement of molecular evaporation rates with a fully functional deposition source. Review of Scientific Instruments. 81, 015108 (2010).
- de Barros, A. L. F., et al. A simple experimental arrangement for measuring the vapour pressures and sublimation enthalpies by the Knudsen effusion method: Application to DNA and RNA bases. Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section a-Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment. 560, (2006).
- Shukla, A. K., et al. Versatile UHV compatible Knudsen type effusion cell. Review of Scientific Instruments. 75, 4467 (2004).
- Cho, J., et al. Structural and Electronic Decoupling of C60 from Epitaxial Graphene on SiC. Nano Letters. 12, 3018 (2012).
- Jung, M., et al. Atomically resolved orientational ordering of C60 molecules on epitaxial graphene on Cu(111). Nanoscale. 6 (111), 11835 (2014).
- Li, G., et al. Self-assembly of C60 monolayer on epitaxially grown, nanostructured graphene on Ru(0001) surface. Applied Physics Letters. 100 (0001), 013304 (2012).
- Lu, J., et al. Using the Graphene Moire Pattern for the Trapping of C60 and Homoepitaxy of Graphene. Acs Nano. 6, 944 (2012).
- Zhou, H. T., et al. Direct imaging of intrinsic molecular orbitals using two-dimensional, epitaxially-grown, nanostructured graphene for study of single molecule and interactions. Applied Physics Letters. 99, 153101 (2011).
- Belaish, I., et al. Spin Cast Thin-Films of Fullerenes and Fluorinated Fullerenes – Preparation and Characterization by X-Ray Reflectivity and Surface Diffuse-X-Ray Scattering. Journal of Applied Physics. 71, 5248 (1992).
- Bezmel’nitsyn, V. N., Eletskii, A. V., Okun’, M. V. Fullerenes in solutions. Uspekhi Fizicheskikh Nauk. 168, 1195 (1998).
- Ma, D. N., Sandoval, S., Muralidharan, K., Raghavan, S. Effect of surface preparation of copper on spin-coating driven self-assembly of fullerene molecules. Microelectronic Engineering. 170, 8 (2017).
- Chen, C. H., Zheng, H. S., Mills, A., Heflin, J. R., Tao, C. G. Temperature Evolution of Quasi-one-dimensional C60 Nanostructures on Rippled Graphene. Scientific Reports. 5, 14336 (2015).
