产品应用专题：E1系列转移平台在高温柔性器件、TEM样品制备方面的应用成果分享

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1. 多层二维材料叠加、耐高温的柔性器件：

高温光电探测器的发展在航空航天工程、军事防御和恶劣环境机器人等领域具有广泛的应用价值。然而，目前的高温光电探测器由于常用耐热材料的光学灵敏度较差，存在光响应度较低(<10 A/W)的特点。

清华大学智能微系统团队设计的h-BN封装石墨/WSe2光电探测器，创新性的器件设计使得其可在700℃下(真空1000℃)正常工作。并在高温下表现出非常规负光导率，光响应率可达2.2 × 10^6 A/W，比目前最先进的高温光电探测器高约5个数量级。此外，该器件表现出良好的灵活性，高度适应各种形状的表面，为在恶劣环境下工作的二维光电器件的开发提供新的研究思路。

转移方法：将云母衬底依次浸入丙酮、酒精和去离子水中超声清洗2min，以去除可能存在的杂质。底部h-BN (40-60 nm)、WSe2 (10-20 nm)、2个GF电极和顶部h-BN (40-60 nm)用透明胶带机械剥离，通过PDMS薄膜依次转移到云母衬底上。转移过程由迈塔光电E1-T多功能高精度二维材料转移系统实现。

该文采用场效应晶体管的结构，制作了h-BN封装和GF源/漏电极的WSe2光电探测器（图1）。h-BN作为优良的抗氧化图层已有报导，该研究将h-BN在底部和顶部将WSe2和GF电极包裹在内，并同时作为栅极电介质。图1d中可清楚看到，二维材料在界面上呈原子分布，说明封装良好，可有效隔绝氧气的进入。

图1 耐高温柔性WSe2光电探测器。

在空气和真空环境下所能承受的温度远高于当前二维材料器件(表1)，扩大了二维材料的工作温度范围，使二维材料良好的电学性能应用于高温环境。

石墨片状电极也是高温保护时不可缺少的材料（图2）。如果只使用传统Pt电极，配合h-BN封装，WSe2在500℃高温时就会被严重氧化（图2c-e）。这是因为溅射沉积的Pt膜表面粗糙度比GF大得多。顶部h-BN不能完全贴合Pt表面的形貌（图2g），导致氧分子通过Pt/h-BN界面扩散到h-BN中。而h-BN与GF之间可以形成良好的接触（图2f），有效阻止氧气扩散。

该器件在400℃高温状态下，白光照射时出现输出曲线左移（图3），随着光强的增加位移也随之增加。Vgs=3V时，在400°C白光照明下，Ids随光强的增加而增加, 表现为PPC光电探测器。相比之下，当Vgs设置为0V时，在400°C的照明下，Ids随光强的增加而下降，表现为NPC光电探测器。实现了在相同温度下通过调节栅极电压Vgs在NPC和PPC光电探测器之间切换的高温可重构光电探测器。

图3 具有负光导率的WSe2光电探测器。

a.光照下的WSe2光电探测器的示意图；b. 20℃时白光照射下的转移曲线；c. 400℃时白光照射下的转移曲线，白色虚线用于区分NPC器件（蓝色区域）和PPC器件（橙色区域）；d. 在400℃的白光照射下的Ids-Vds曲线，Vgs=3V；e. 在400 °C的照明下的Ids-Vds曲线，Vgs=0 V；f. 光学传感机制的示意图：在相对低的温度下，光激发的电子-空穴对负责产生光电流（过程1）。在高温下，电荷载流子有更多机会进入h-BN。被h-BN中的缺陷态困住的光生空穴充当了一个等效的正栅极偏压（过程2）。

h-BN，不仅具有高温时保护器件的作用。在室温下，NPC的响应度绝对值明显大于PPC(在400℃时，385 nm光照下响应度是室温的2000倍左右)，在相同温度下，波长越短，响应度越高。在400℃，365 nm光照下表现出2.2 × 10^6 A/W的超高响应度。研究表明，被h-BN内部缺陷态捕获的光生空穴作为等效的正栅极电压(光门效应)，导致了Ids-Vgs传递曲线左移。低维材料内部的缺陷态捕获光生载流子是产生NPC现象的主要原因之一。

”High-temperature flexible WSe2 photodetectors with ultrahigh photoresponsivity”，发表于《nature communications》，

阿卜杜拉国王科技大学张西祥教授和兰州大学彭勇教授等人在《Advance Materials》上，报道了在范德华铁磁体Fe5-δGeTe2中，非常规螺旋极化的偶极性斯格明子的观察。结合磁力测量、洛伦兹透射电子显微镜、电输运测量和微磁模拟，证明了Fe5-δGeTe2中的短程超结构导致了局部的DMI 贡献，它打破了相反螺旋的退行性，导致了螺旋的极化。因此，Fe5-δGeTe2中的螺旋性特征是由双极相互作用和DMI控制的。和DMI控制的，前者导致了螺旋度为π/2的Bloch型天体，而后者则打破了螺旋度的退化。这项工作为范德瓦尔斯材料中的天体拓扑结构提供了新的见解。

其中通过迈塔光电E1-M高分辨二维材料金相显微转移系统，利用干式转移方法，将F5GT薄片转移到氮化硅TEM窗格上。

图5 a)约138 nm厚的F5GT薄片在氮化硅TEM窗格上的光学图像。红色实心曲线是用红色虚线标记的横截面的原子力显微镜高度剖面。b-i)增加磁场作用下的自旋织构演化。放大图像(c)和(d)中的红色箭头描绘了由平面内自旋形成的180°布洛赫畴壁的中心。(e-h)中的红色和蓝色圆圈分别表示螺旋度为 γ=−π/2和π/2的skyrmions。i-l)减小磁场作用下的自旋织构演化。磁场垂直于样品表面(ab平面)。样品没有倾斜，离焦值为−31um。m)气泡的大小与磁场增加的关系。

”Magnetic skyrmions with unconventional helicity polarization in a van der Waals ferromagnet”，发表于《Advance Materials》，

15850777995 居经理（微信同号）

17766428931 迈塔光电售前及测试专员（微信同号）