준비 및 C60/Graphene 하이브리드 Nanostructures의 특성화
Summary
여기 우리는 실제 열 증발에 의해 C60/graphene 하이브리드 nanostructures의 제조에 대 한 프로토콜을 제시. 특히, 증 착 및 어 닐 링 조건의 적절 한 조작 1 D와 유사 1D C의 창조 제어할60 구조에 허용 파문이 그래.
Abstract
높은 진공 환경에서 실제 열 증 착은 그래 핀에 비 발한 분자 nanostructures 날조를 위한 깨끗 하 고 제어할 수 있는 방법입니다. 선물이 입금 하 고 수 동적으로 미리 1 D C60/graphene 하이브리드 구조를 포함 하는 실현 응용의 추구 파문이 그래 핀에 C60 분자 조작 방법. 이 박람회에 적용 되는 기술은 준비 영역 분자 증 착으로 샘플의 열 어 닐 링을 지원할 수 있는 높은 진공 시스템으로 되어있습니다. 우리는 낮은 압력으로 주사 터널링 현미경 (STM) 시스템에 연결 된 수 제 Knudsen 셀을 사용 하 여 C60 증 착에 초점. 입금 하는 분자의 수는 증 착 시간과 Knudsen 셀의 온도 제어 하 여 통제 된다. 폭이 2 ~ 3 분자의 1 차원 (1d) C60 체인 구조 실험 조건의 튜닝을 통해 준비 될 수 있다. C60 분자의 표면 이동성 파문이 그래 핀의 정기적인 잠재력 내 이동할 수 있도록 하는 어 닐 링 온도 함께 증가 합니다. 이 메커니즘을 사용 하 여, 1 D C60 체인 구조는 6 각형 가까운 포장된 준-1 D 스트라이프 구조를의 전환 제어 가능 하다.
Introduction
이 프로토콜에는 입금 하 고 1 D와 유사-1 D C60 체인 구조를 실현 될 수 있다는 그래 핀에 C60 분자를 조작 하는 방법을 설명 합니다. 이 실험에서 기술은 느린 이며 위대한 노력을 요구할 수 있습니다 수동 조작에 의존 하지 않고도 바람직한 구성으로 adsorbates를 안내 하는 필요를 해결 하기 위해 개발 되었다. 여기에 설명 된 절차는 분자 증 착 및 샘플의 열 어 닐 링을 지원할 수 있는 샘플 준비 지역으로 높은 진공 시스템의 사용에 의존 합니다. STM은 샘플, 특성화 하는 데 사용 됩니다 하지만 다른 분자 해상도 기법을 적용할 수 있습니다.
Knudsen 셀 내에서 분자의 열 증발은 얇은 필름을 준비 하는 효율적이 고 깨끗 한 방법 이다. 이 프로토콜에서 Knudsen 셀 그래 핀 기판에 C60 분자를 증발 하는 데 사용 됩니다. Knudsen 셀 증발이 주로 이루어져 있다 석 영 관, 난방 필 라 멘 트, 열전대 와이어 및 피드스루1,2,3. 석 영 튜브는 분자를 수용 하는 데 사용 됩니다, 석 영에 있는 분자를 통해 튜브 텅스텐 필 라 멘 트가 열 전류를 적용 하 고 열전대 와이어는 온도 측정 하는 데 사용 됩니다. 실험, 증 착 속도 Knudsen 셀에서 온도 소스를 조정 하 여 제어 됩니다. 열전대 와이어 석 영 튜브의 외부 벽에 부착 하 고 따라서 일반적으로 약간 다른 분자 소스는 셀의 내부 온도 외부 벽의 온도 측정. 석 영 튜브에서 정확한 온도를, 2 개의 열전대 설정을 사용 하 여 튜브의 내외 온도 측정 하는 보정을 수행 하 고 온도 차이 기록. 이 방법에서는, 우리 보다 정확 하 게 석 영 튜브의 외부에 부착 된 서 모 커플 와이어를 사용 하 여 분자 증발 실험 동안 소스의 온도 제어할 수 있습니다. 분자는 증발 하는 때 적은 양의 승화 분자 낮은 압력에서 기체 단계에 있을 것입니다, 때문에 일반적으로 관련 된 압력 변화가입니다. 따라서, 신중 하 게 부하 잠금에 압력의 변화를 모니터링합니다.
C60, C70, subphthalocyanine 염화 붕 소, 조지아, 알, 그리고 Hg4,5,6,,78다양 한 분자 소스 예금이 증발 기를 사용할 수 있습니다. 다른 박막 준비 기술에 비해, 예를 들어, 스핀 캐스팅9,10,11, 높은 진공 상태에서 열 증발이 훨씬 깨끗 하 고 다양 한 있기 때문에 필요 없는 용 매 증 착입니다. 또한, 증 착 하기 전에 생성 프로세스 소스, 가능한 불순물 제거의 순도 향상 시킵니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 프로토콜에서 설명 하는 기술은 유기 물질 및 기타 높은 증기압 자료의 열 증 착을 위해 설계 되었습니다. 이러한 기술은 샘플 준비 영역 분자 증발으로 열 어 닐 링을 지원할 수 있는 초고 진공 시스템 통합 될 수 있습니다. 이 특정 실험에 대 한 목표는 그래 핀 기판 연구에 C60 분자를 예금 하는 C60 와 열 효과의 자기 조립.
방법의 이점은 다른 박막 준비 방?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 그랜트 W911NF-15-1-0414 아래 미국 육군 연구 사무실에 의해 지원 됩니다.
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 |
Referenzen
- 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).
