引言
在二维（2D）材料中，无论薄膜是悬挂还是支撑，应变都是不可避免的。然而，由于在UHV条件下保持柔性和低温力学稳定性的多样性，在原子尺度下直接测量应变响应是具有挑战性的。在这项工作中，我们在扫描隧道显微镜（STM）样品支架上实现了一个尺寸为∼160mm2×5.2 mm的紧凑纳米压痕系统，使应变和栅电场能够可逆控制。齿轮箱和压电执行器的组合使我们能够以纳米精度连续调制压痕的深度。将二维材料转移到聚酰亚胺flm上。采用Pd钳增强聚酰亚胺从二维层的应变转移。【设备】【设备】【】【湿法刻蚀设备】
利用这种独特的技术，在原子精度上观察了石墨烯晶格的应变响应。在松弛的石墨烯中，应变主要是由局部曲率引起的。然而，在具有帐篷结构的应变石墨烯中，晶格参数对压痕器高度的变化更加敏感，拉伸应变进一步增加。此外，通过测量STM尖端高度与栅极电压的依赖关系，确定了栅极的可控性。【晶圆清洗设备制造】【晶圆清洗设备制造厂家】【】【】【兆声清洗设备】
图1.应变和门可控STM结构示意图
实验
CVD 生长的石墨烯和MoS2单层购自2DSemiconductors。厚度为1m的聚酰亚胺薄膜是在玻璃上使用旋涂法（6000 rpm，Dupont，PI2610）从自然和医学科学研究所制造的图宾根大学。为了形成如图2所示的样品结构，我们在聚酰亚胺表面沉积了20nmAu薄膜，通过水插层分离聚酰亚胺薄膜，随后在转移时将顶部和底部倒置尺寸为33mm的聚酰亚胺薄膜到硅衬底。使用湿蚀刻法将二维材料转移到由硅基板支撑的聚酰亚胺膜上。二维材料转移后，通过圆形阴影掩模在二维材料的边缘沉积30nm的钯层，以增强应变转移。最后，将聚酰亚胺薄膜转移到底部由导电环氧树脂（EPO-TEK，E4110）固定的陶瓷板上。直径17m 的Au线用于将Pd和Au 触点连接到样品架电针。【晶圆清洗设备】【】【】
图2.应变和门可控STM样品支架的设计。
结果和讨论
为了验证在压痕过程中可以施加多少应变及其分布，我们首先在转移二维材料之前分析裸聚酰亚胺薄膜上的曲率引起的应变分布（图 3），如图4a所示。随着齿轮级数的增加，最大应变从1.1%（接触后）逐渐增加到9.9%（+8 级），应变区域变宽。压痕引起的变形是局部的和异质的。压头顶部的区域处于拉应力状态，周围是压应力区域。随着与接触区域的距离增加，曲率引起的应变接近于零。【晶圆清洁设备】【】【KOH腐殖清洗机】【】
图3.样品和传感器使用齿轮箱和压电执行器的高度可控性
图4。应变分布的特征。
为了增强应变转移，通过圆形阴影掩模42蒸发 MoS2单层夹在聚酰亚胺薄膜上。图4c的拉曼光谱，顶部有一个额外的圆形Pd夹。由于额外的钳位，接触后情况下的3 cm，对应于0.5%，这证实了Pd夹具能够更有效地从聚酰亚胺薄膜向单层 MoS转移应变。再次注意到E峰值位置随着档位的增加而移回参考位置，显示出类似的逐渐松弛行为。简而言之，随着压痕深度的增加，曲率引起的应变不均匀地增加，这在 AFM 和拉曼结果中都观察到了。通过添加 Pd 顶部夹具可以增强应变传递。【RCA清洁设备】【马来西亚戈尼干炎装备】【兆声清洗】【湿法刻蚀】【湿法制程设备】
结论
我们通过采用原位纳米压痕方法开发了一种用于二维材料的应变和门控 STM 样品架。由厚度为 1 m的聚酰亚胺薄膜支撑的二维材料被行程为 120 m的压头变形使用齿轮箱与压电致动器相结合的精度。由于样品架紧凑，它不仅可以用于STM，还可以用于许多其他分析工具，例如AFM和拉曼光谱进行综合分析。【湿法设备制造厂家】【rca清洗设备】【马兰戈尼干燥设备】【】【】【江苏科技有限公司】
获得了一系列原子分辨率 STM 图像，以检查石墨烯晶格对压痕深度的应变响应。在恒流模式下STM尖端高度的变化用于跟踪压痕过程中的聚酰亚胺薄膜偏转。倒易晶格分布的变化表明，除了聚酰亚胺表面引起的弯曲应变外，测量区域中的石墨烯还经历了扶手椅方向 4% 的拉伸应变和锯齿形方向 4% 的压缩应变粗糙度。【兆声清洗设备】【晶圆清洗设备制造厂家】
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