Atomic force microscopy experiments on atomically thinmaterials

2004'te, grafenin başarılı izolasyonu atomik ölçekteki kalınlığı ve egzotik fonksiyonalite nedeniyle bilim insanlarının dikkatini çekti. Grafenin kalınlığı ve sıra dışı özellikleri ne olursa olsun bu materyalin elektronik uygulamalarda kullanılamamasının tek nedeni bant genişliğinin olmamasıdır. Fakat, grafenin bant genişliği çeşitli kusurlar oluşturularak veya elektrik alan uygulayarak açılabilir ama bu kusurlar grafenin fonksiyonelliğini etkileyebilir. Bu nedenle dünya, grafenin yeni analoğu olan kalınlığa bağlı bant genişliği değişebilen ve modern fizik ve elektronik uygulamarına aday olan geçiş metali dikalkojenitleri (TMDC'lere) doğru yöneldi. Elektronik özelliklerinin yanında, bu TMDC'ler konvansiyonel hacimsel akranlarına kıyasla mükemmel mekanik özellikler (kırılma kuvveti, düzlemsel elastik modül, başlangıç gerginliği) gösteriyorlar. Bu çalışmanın amacı atomik kalınlıktaki materyallerin mekanik özelliklerinin ve iş fonksiyonlarının Asylum Atomik Kuvvet Mikroskopunun (AKM) Kelvin Prob Kuvvet Mikroskobu (KPKM) ve nanoindentasyon modları ile araştırılmasıdır. İlk olarak, KPKM deneyleri CVD ile büyütülmüş Vanadyum Sesquioksit (V2O3) üstünde yüzey potansiyelini haritalandırmak için gerçekleştirildi ve iş fonksiyonlarının 4.91 eV olarak hesaplandı. Bu, bant hizalanmasının, kontak direncinin ve Schottky bariyer yüksekliğinin V2O3 iş fonksiyonuna yakın metal kontaklar seçilerek anlaşılmasına yardımcı olacak. İkinci olarak, biz AKM tabanlı nanoindentasyon kullanarak ilk defa metalik TMDC'lerin (dairesel delikler üstünde askıda bırakılan çeşitli kalınlıklardaki 2H-TaS2, 3R-NbS2, 1T-TaTe2 and 1T-NbTe2) elastik özelliklerini raporladık. 2H-TaS2 üstünde geniş çaplı ölçümler yapıldı ve kalınlıktan bağımsız Young modülü 114±14 GPa, kırılma kuvveti 12.6±2.6 GPa büyüklüğüne karşılık gelen 11% esneme değeri ve 0.22 nihai esneme bulundu. Aynı mekanik özellikler diğer üç materyal için de araştırıldı ve onlar da grafen hariç 2D malzemelere kıyasla olağanüstü elastisite ve yüksek esneme değerleri gösterdiler. Metalik malzemelerin mekanik açıdan analiz edilmesi, gelecekteki esnek nanoteknolojik aygıtların (piezoelektronik cihazlar gibi), giyilebilir elektronik cihazların, elektronik dirençli kaplamaların, nanoelektromekanik sistemlerin (NEMS) ve gerilim sensörleri gibi teknolojilerin gelişmesine katkıda bulunacaktır.