إعداد وتوصيف ج60/Graphene الهجين النانو
Summary
نقدم هنا بروتوكولا لتصنيع النانو الهجين/graphene60ج بالتبخير الحراري الفعلي. وبخاصة، تسمح التلاعب السليم بالترسب وظروف انلينغ السيطرة على خلق د 1 وشبه 1 ج هياكل60 على الجرافين متموج.
Abstract
المادية ترسب الحرارية في بيئة فراغ عالية طريقة نظيفة والسيطرة عليها لاختلاق رواية النانو الجزيئية في الجرافين. نقدم الطرق لإيداع ومعالجة سلبية ج60 الجزيئات في الجرافين متموج بالمضي قدما في السعي إلى تحقيق التطبيقات التي تشمل60ج د 1/graphene الهجين الهياكل. التقنيات المستخدمة في هذا المعرض تتجه نحو نظم فراغ عالية مع مجالات إعداد قادرة على دعم ترسب الجزيئية فضلا عن الصلب الحرارية للعينات. نحن نركز على ترسيب60 ج في الضغط المنخفض باستخدام خلية كنودسن محلية صنع متصلة بنظام الفحص المجهري (STM) نفق المسح ضوئي. وينظم عدد الجزيئات التي أودعت التحكم في درجة حرارة الخلية كنودسن ووقت الترسيب. يمكن إعداد أحادية البعد (1-د) ج60 سلسلة الهياكل مع عروض من اثنين إلى ثلاثة جزيئات عبر ضبط الشروط التجريبية. تنقل السطحية لجزيئات60 ج يزيد مع درجة حرارة انلينغ السماح لهم بالتحرك ضمن إمكانات الدوري الجرافين متموج. باستخدام هذه الآلية، من الممكن التحكم في الانتقال من60 ج د 1 سلسلة هياكل إلى بنية شريطية سداسية وثيق معبأة أو شبه-1 د.
Introduction
هذا البروتوكول يفسر كيفية إيداع والتعامل مع جزيئات60 ج في الجرافين مثل د 1 ود 1 شبه ج60 سلسلة هياكل يمكن أن تتحقق. ووضعت التقنيات في هذه التجربة لمعالجة الحاجة إلى دليل أدسورباتيس في تكوينات المرغوب فيه دون الاضطرار إلى الاعتماد على التلاعب اليدوي، وهو بطيء ويمكن أن تتطلب جهدا كبيرا. تعمل الإجراءات الموضحة هنا تعتمد على استخدام نظام الشفط عالية مع منطقة إعداد نموذج قادر على دعم الترسيب الجزيئي والصلب الحرارية للعينات. تحقيق الاستقرار والانتساب يستخدم لوصف العينات، ولكن يمكن تطبيق التقنيات الجزيئية القرار الأخرى.
تبخر الحرارية للجزيئات داخل خلية كنودسن طريقة فعالة ونظيفة لتحضير الأغشية الرقيقة. في هذا البروتوكول، يتم استخدام خلية كنودسن تتبخر جزيئات60 ج على الركازة الجرافين. هذا مبخر خلية كنودسن يتكون أساسا من أنبوب كوارتز، خيوط تدفئة والأسلاك الحرارية وفيدثروغس1،،من23. ويستخدم أنبوب الكوارتز لاستيعاب الجزيئات ويسخن خيوط التنغستن الجزيئات في الكوارتز الأنبوب من خلال تطبيقها الحالي الأسلاك الحرارية المستخدمة لقياس درجة الحرارة. في هذه التجارب، وأن معدل الترسيب يسيطر ضبط مصدر درجة الحرارة في الخلية كنودسن. الأسلاك الحرارية هي تعلق على الجدار الخارجي للأنبوب الكوارتز وذلك عادة قياس درجة حرارة الجدار الخارجي يختلف قليلاً عن درجة الحرارة داخل الخلية حيث يقع مصدر الجزيئية. للحصول على درجة حرارة الضبط في أنبوب الكوارتز، يمكننا إجراء المعايرة باستخدام اثنين من الأجهزة الحرارية لقياس درجات الحرارة داخل وخارج الأنبوب وسجلت الفرق في درجة الحرارة. بهذه الطريقة، نحن أكثر دقة مراقبة درجة حرارة المصدر أثناء تجارب تبخر الجزيئية باستخدام الأسلاك الحرارية المرفقة بالجزء الخارجي أنبوب الكوارتز. نظراً لأن كمية صغيرة من الجزيئات طحن ستكون في مرحلة غازية عند ضغط أقل، عندما يتم تبخر الجزيئات، عادة ما يكون هناك إجراء تغيير ضغط المرتبطة بها. ولذلك، نقوم بمراقبة تغيير الضغط في تأمين الحمولة بعناية.
يمكن استخدام هذا المبخر لإيداع مختلف مصادر جزيء مثل ج60، ج70، وكلوريد سوبفثالوسيانيني البورون، Ga وال زئبق4،5،6،،من78. بالمقارنة مع غيرها من تقنيات إعداد رقيقة، على سبيل المثال، تدور صب9،10،11، التبخر الحراري في الفراغ عالية أنظف بكثير وتنوعاً نظراً لوجود لا مذيب المطلوبة من أجل الترسب. وعلاوة على ذلك، يحسن عملية كبسولة قبل ترسب نقاء المصدر، إزالة الشوائب المحتملة.
Protocol
Representative Results
Discussion
الأساليب الموصوفة في هذا البروتوكول صممت للترسيب الحراري للمواد العضوية وغيرها من المواد العالية ضغط البخار. هذه التقنيات يمكن أن تكون متكاملة مع نظم فراغ الفائقة التي تحتوي على نموذج إعداد مناطق قادرة على دعم التبخر الجزيئية فضلا عن الصلب الحرارية. لهذه التجربة محددة يهدف إلى إيداع جزي?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويدعم “مكتب أبحاث الجيش الأمريكي” في إطار المنحة W911NF-15-1-0414 هذا العمل.
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).
