國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Nano Letters》（ACS 旗下納米科技期刊《納米快報(bào)》）在線(xiàn)發(fā)表了關(guān)于二維（2D）磁性半導(dǎo)體CrSBr力學(xué)性能的系統(tǒng)性研究成果。該研究深入探索了CrSBr的彈性各向異性、層間耦合及疲勞抗性等核心特性，為下一代應(yīng)變可調(diào)自旋電子器件的研發(fā)奠定了重要基礎(chǔ)。

 值得一提的是，在這項(xiàng)科研工作中，客戶(hù)團(tuán)隊(duì)選用了CIF公司提供的等離子體清洗設(shè)備CPC-G，為實(shí)驗(yàn)樣品的制備提供了關(guān)鍵技術(shù)支持！

原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c04818

技術(shù)核心：等離子清洗機(jī)的關(guān)鍵作用

    在2D材料研究中，樣品與基板的附著力直接影響后續(xù)表征的準(zhǔn)確性與可靠性。該研究中，客戶(hù)團(tuán)隊(duì)針對(duì)覆蓋285nm厚SiO?層的 Si基板，采用我司CPC-G等離子清洗設(shè)備進(jìn)行預(yù)處理：

   通過(guò)等離子體清洗技術(shù)，有效去除基板表面的污染物與雜質(zhì)，優(yōu)化表面能；顯著提升了機(jī)械剝離后的CrSBr薄片與基板的附著力，為后續(xù)AFM納米壓痕、疲勞測(cè)試等一系列精密力學(xué)表征創(chuàng)造了穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)條件；

   清洗流程高效可控，與后續(xù)光刻、反應(yīng)離子刻蝕等工藝銜接，保障了實(shí)驗(yàn)的連貫性與重復(fù)性。

   這一關(guān)鍵預(yù)處理步驟，為研究團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)獲取 CrSBr的力學(xué)數(shù)據(jù)提供了堅(jiān)實(shí)保障，成為成果產(chǎn)出的重要前提。

研究成果：

   測(cè)試數(shù)據(jù)表明，該研究取得多項(xiàng)關(guān)鍵突破：

    成功量化 CrSBr 的強(qiáng)面內(nèi)彈性各向異性，a軸與b軸楊氏模量比值達(dá)1.43，為86.4±10.4GPa與123.2±18.7GPa；

經(jīng)接觸共振AFM測(cè)得層間模量約54.4±1.7 GPa，彰顯其穩(wěn)健的層間耦合作用；

   疲勞測(cè)試顯示，CrSBr在歸一化應(yīng)力下的疲勞壽命可與石墨烯、CVD生長(zhǎng)MoS?相媲美，b軸方向因增強(qiáng)的層間能量耗散展現(xiàn)更優(yōu)耐久性；

   這些特性使 CrSBr成為兼具機(jī)械穩(wěn)健性與磁學(xué)可調(diào)性的理想材料，為多功能2D器件的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

  圖1.硫化鉻（CrSBr）的晶體結(jié)構(gòu)與各向異性表征。(a)正交晶系CrSBr的原子結(jié)構(gòu)示意圖，突出顯示a軸與b軸的晶體學(xué)特征。(b)剝離CrSBr薄片的光學(xué)圖像，顯示沿a軸的優(yōu)先邊緣取向。比例尺為10μ m。（c，d）原子力顯微鏡（AFM）形貌圖及對(duì)應(yīng)的高程剖面。(e)偏振依賴(lài)性拉曼光譜，顯示三個(gè)特征峰（A 、A 、A ），分別位于約114.4cm 、243.8cm 和342.1cm處。(f)相同激發(fā)條件下偏振分辨光致發(fā)光光譜，顯示沿a軸的發(fā)射強(qiáng)度顯著強(qiáng)于b軸。(g)厚度依賴(lài)性光致發(fā)光光譜。(h)CrSBr薄片的高分辨率透射電鏡圖像；插圖顯示對(duì)應(yīng)的X射線(xiàn)衍射（SAED）圖譜，證實(shí)其單晶特性。

   圖2. CrSBr的各向異性面內(nèi)彈性模量。(a)矩形鼓膜上原子力顯微鏡納米壓痕的示意圖。(b)沿a軸和b軸晶體學(xué)方向測(cè)得的典型力-位移（F-δ）曲線(xiàn)。(c)通過(guò)公式1擬合得到的a軸和b軸方向提取的楊氏模量。(d)基于角分辨測(cè)量數(shù)據(jù)推導(dǎo)出的CrSBr贗材料有效面內(nèi)剪切模量。

 圖3.通過(guò)CR-AFM對(duì)CrSBr進(jìn)行面外模量表征。(a)CR-AFM原理示意圖及簡(jiǎn)化力學(xué)模型。(b)用于探針幾何校準(zhǔn)的AFM探針SEM圖像。(c)探針-樣品相互作用的赫茲接觸模型。(d)CrSBr和SiO的CR-AFM頻率分布圖。(e)探針-SiO和探針-CrSBr界面接觸共振頻率的統(tǒng)計(jì)分布。插圖：測(cè)量區(qū)域的AFM形貌。(f)CrSBr面外模量的直方圖。(g)CrSBr面外模量與其他已報(bào)道二維材料的對(duì)比，包括NbOI2、氧化石墨烯（GO）、h-BN、石墨烯、MXene、MoS2、WSe2、BP、42硒化亞錫。

    圖4. CrSBr材料的疲勞特性與失效行為分析。(a)沿a軸和b軸方向測(cè)得的斷裂力統(tǒng)計(jì)分布。(b)a軸和b軸方向失效強(qiáng)度的威布爾分布分析。(c)基于原子力顯微鏡（AFM）的疲勞測(cè)試配置示意圖。(d)典型疲勞檢測(cè)曲線(xiàn)，陰影部分的載荷突變標(biāo)志著材料失效。插圖為1000至3000秒期間振幅波動(dòng)的放大視圖。(e)-(f)不同外加載荷與針尖振幅下a軸和b軸方向的疲勞壽命對(duì)比。插圖：疲勞失效后的AFM振幅圖像。(g)CrSBr材料的應(yīng)力歸一化S-N 曲線(xiàn)。空心符號(hào)標(biāo)注：沿a軸方向測(cè)得11個(gè)試樣（0.72σ f處5個(gè)，0.85 σ f處3個(gè)， 0.91 σ f處3個(gè)）；沿b 軸方向檢測(cè)10個(gè)試樣（0.84σ f處4個(gè)，0.91σ f處3個(gè)）。（97σ f 和3在0.98σ 時(shí)）。實(shí)心符號(hào)表示平均壽命，誤差條顯示標(biāo)準(zhǔn)差。虛線(xiàn)為目測(cè)參考線(xiàn)。(h)CrSBr、石墨烯和CVD-MoS 的歸一化疲勞性能對(duì)比。

 圖5.摩擦系數(shù)與層間滑動(dòng)能的各向異性。(a)a軸和b軸方向的擬合摩擦系數(shù)。插圖：150納米×150納米區(qū)域的高度分布圖。(b)基于DFT計(jì)算獲得的CrSBr層間滑動(dòng)能。由于能量分布呈現(xiàn)對(duì)稱(chēng)性，水平軸僅顯示滑動(dòng)路徑的一半（0-0.5）。插圖示意圖展示了a軸和b軸方向上的不同滑動(dòng)構(gòu)型。

結(jié)論與展望：致敬科學(xué)探索者

   CIF始終致力于為科研工作者提供實(shí)驗(yàn)設(shè)備與解決方案。此次助力客戶(hù)登榜期刊，既是對(duì)產(chǎn)品性能的高度認(rèn)可，也是CIF“賦能科研創(chuàng)新”理念的生動(dòng)實(shí)踐。

   未來(lái)，CIF將持續(xù)深耕等離子體清洗、材料制備等相關(guān)領(lǐng)域，不斷優(yōu)化產(chǎn)品性能，為更多科研團(tuán)隊(duì)提供更優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支持，助力更多科研成果綻放光彩！