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Dry Exfoliation of Large-Area 2D Monolayer and Heterostructure Arrays
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2021-08-06 , DOI: 10.1021/acsnano.1c05734
Zhiwei Li 1 , Liwang Ren 1 , Shiyu Wang 1 , Xinxin Huang 1 , Qianyuan Li 1 , Zheyi Lu 1 , Shuimei Ding 1 , Hanjun Deng 1 , Pingan Chen 1 , Jun Lin 1 , Yuanyuan Hu 1 , Lei Liao 1 , Yuan Liu 1
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2021-08-06 , DOI: 10.1021/acsnano.1c05734
Zhiwei Li 1 , Liwang Ren 1 , Shiyu Wang 1 , Xinxin Huang 1 , Qianyuan Li 1 , Zheyi Lu 1 , Shuimei Ding 1 , Hanjun Deng 1 , Pingan Chen 1 , Jun Lin 1 , Yuanyuan Hu 1 , Lei Liao 1 , Yuan Liu 1
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Two-dimensional (2D) semiconductors have attracted considerable attention in recent years. However, to date, there is still no effective approach to produce large-scale monolayers while retaining their intrinsic properties. Here, we report a simple mechanical exfoliation method to produce large-scale and high-quality 2D semiconductors, by designing an atomically flat Au-mesh film as the peeling tape. Using our prefabricated mesh tape, the limited contact region (between the 2D crystal and Au) could provide enough adhesion to mechanically exfoliate uniform 2D monolayers, and the noncontact region (between the mesh holes and monolayers) ensures weak interaction to mechanically release the 2D monolayers on desired substrates. Together, we demonstrate a scalable method to dry exfoliate various 2D monolayer arrays onto different substrates without involving any solutions or contaminations, representing the optimization between material yield, scalability, and quality. Furthermore, detailed optical and electrical characterizations are conducted to confirm their intrinsic quality. With the ability to mechanically exfoliate various 2D arrays and further restacking them, we have demonstrated large-scale van der Waals heterostructure arrays through layer-to-layer assembling. Our study offers a simple and scalable method for dry exfoliating 2D monolayer and heterostructure arrays with intrinsic material quality, which could be crucial to accelerate fundamental investigations as well as practical applications of proof-of-concepts devices.
中文翻译:
大面积二维单层和异质结构阵列的干剥离
近年来,二维 (2D) 半导体引起了相当大的关注。然而,迄今为止,仍然没有有效的方法来生产大规模单层同时保留其固有特性。在这里,我们报告了一种简单的机械剥离方法,通过设计原子级平坦的 Au 网膜作为剥离胶带,来生产大规模和高质量的 2D 半导体。使用我们的预制网带,有限的接触区域(2D 晶体和 Au 之间)可以提供足够的粘附力来机械剥离均匀的 2D 单层,而非接触区域(网孔和单层之间)确保弱相互作用以机械释放 2D 单层在所需的基材上。一起,我们展示了一种可扩展的方法,可在不涉及任何溶液或污染的情况下将各种 2D 单层阵列干剥离到不同的基板上,代表了材料产量、可扩展性和质量之间的优化。此外,还进行了详细的光学和电学表征以确认其内在质量。凭借机械剥离各种二维阵列并进一步重新堆叠它们的能力,我们已经通过层对层组装展示了大规模的范德瓦尔斯异质结构阵列。我们的研究提供了一种简单且可扩展的方法,用于干燥剥离具有固有材料质量的二维单层和异质结构阵列,这对于加速概念验证设备的基础研究和实际应用至关重要。代表材料产量、可扩展性和质量之间的优化。此外,还进行了详细的光学和电学表征以确认其内在质量。凭借机械剥离各种二维阵列并进一步重新堆叠它们的能力,我们已经通过层对层组装展示了大规模的范德华异质结构阵列。我们的研究提供了一种简单且可扩展的方法,用于干燥剥离具有固有材料质量的二维单层和异质结构阵列,这对于加速概念验证设备的基础研究和实际应用至关重要。代表材料产量、可扩展性和质量之间的优化。此外,还进行了详细的光学和电学表征以确认其内在质量。凭借机械剥离各种二维阵列并进一步重新堆叠它们的能力,我们已经通过层对层组装展示了大规模的范德瓦尔斯异质结构阵列。我们的研究提供了一种简单且可扩展的方法,用于干燥剥离具有固有材料质量的二维单层和异质结构阵列,这对于加速概念验证设备的基础研究和实际应用至关重要。凭借机械剥离各种二维阵列并进一步重新堆叠它们的能力,我们已经通过层对层组装展示了大规模的范德瓦尔斯异质结构阵列。我们的研究提供了一种简单且可扩展的方法,用于干燥剥离具有固有材料质量的二维单层和异质结构阵列,这对于加速概念验证设备的基础研究和实际应用至关重要。凭借机械剥离各种二维阵列并进一步重新堆叠它们的能力,我们已经通过层对层组装展示了大规模的范德瓦尔斯异质结构阵列。我们的研究提供了一种简单且可扩展的方法,用于干燥剥离具有固有材料质量的二维单层和异质结构阵列,这对于加速概念验证设备的基础研究和实际应用至关重要。
更新日期:2021-08-24
中文翻译:
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大面积二维单层和异质结构阵列的干剥离
近年来,二维 (2D) 半导体引起了相当大的关注。然而,迄今为止,仍然没有有效的方法来生产大规模单层同时保留其固有特性。在这里,我们报告了一种简单的机械剥离方法,通过设计原子级平坦的 Au 网膜作为剥离胶带,来生产大规模和高质量的 2D 半导体。使用我们的预制网带,有限的接触区域(2D 晶体和 Au 之间)可以提供足够的粘附力来机械剥离均匀的 2D 单层,而非接触区域(网孔和单层之间)确保弱相互作用以机械释放 2D 单层在所需的基材上。一起,我们展示了一种可扩展的方法,可在不涉及任何溶液或污染的情况下将各种 2D 单层阵列干剥离到不同的基板上,代表了材料产量、可扩展性和质量之间的优化。此外,还进行了详细的光学和电学表征以确认其内在质量。凭借机械剥离各种二维阵列并进一步重新堆叠它们的能力,我们已经通过层对层组装展示了大规模的范德瓦尔斯异质结构阵列。我们的研究提供了一种简单且可扩展的方法,用于干燥剥离具有固有材料质量的二维单层和异质结构阵列,这对于加速概念验证设备的基础研究和实际应用至关重要。代表材料产量、可扩展性和质量之间的优化。此外,还进行了详细的光学和电学表征以确认其内在质量。凭借机械剥离各种二维阵列并进一步重新堆叠它们的能力,我们已经通过层对层组装展示了大规模的范德华异质结构阵列。我们的研究提供了一种简单且可扩展的方法,用于干燥剥离具有固有材料质量的二维单层和异质结构阵列,这对于加速概念验证设备的基础研究和实际应用至关重要。代表材料产量、可扩展性和质量之间的优化。此外,还进行了详细的光学和电学表征以确认其内在质量。凭借机械剥离各种二维阵列并进一步重新堆叠它们的能力,我们已经通过层对层组装展示了大规模的范德瓦尔斯异质结构阵列。我们的研究提供了一种简单且可扩展的方法,用于干燥剥离具有固有材料质量的二维单层和异质结构阵列,这对于加速概念验证设备的基础研究和实际应用至关重要。凭借机械剥离各种二维阵列并进一步重新堆叠它们的能力,我们已经通过层对层组装展示了大规模的范德瓦尔斯异质结构阵列。我们的研究提供了一种简单且可扩展的方法,用于干燥剥离具有固有材料质量的二维单层和异质结构阵列,这对于加速概念验证设备的基础研究和实际应用至关重要。凭借机械剥离各种二维阵列并进一步重新堆叠它们的能力,我们已经通过层对层组装展示了大规模的范德瓦尔斯异质结构阵列。我们的研究提供了一种简单且可扩展的方法,用于干燥剥离具有固有材料质量的二维单层和异质结构阵列,这对于加速概念验证设备的基础研究和实际应用至关重要。