机器人生产线将二维材料转化为多层结构

一种可伸缩生产扭曲范德华异质结构的新技术已被用于生产比以前可能的层数多得多的扭曲堆叠。应用尚不清楚，但它可以让工程师利用在扭曲多层异质结构中发现的许多迷人现象，如超导。

继德克萨斯大学奥斯汀分校的艾伦·麦克唐纳及其同事的理论预测之后，麻省理工学院的巴勃罗·贾里洛-埃雷罗及其同事于2018年表明，在双层石墨烯中，如果薄片相互相对扭曲1.1°，材料就会被扭曲可能是c我不是超导体就是绝缘体．随后，Jarillo-Herrero的团队和其他人发现了由三层、四层和五层组成的石墨烯，以及过渡金属二卤属化合物和异质结构等扭曲多层材料的奇异行为。

然而，生产这些结构需要仔细地在大块材料表面寻找单晶区域，机械地剥离它们，最后以所需的偏移角将它们堆叠起来。安德鲁·曼尼克斯，Jiwoong公园伊利诺斯州芝加哥大学和其他地方的同事们想要一种更可扩展的方法。Park解释说，现在可以使用化学气相沉积技术生产出“足够适合led和晶体管”的晶圆级2D材料。他说:“我们想知道如何将这些大规模的材料集成到设备中，从而能够大批量、高通量地生产这些复杂的结构。”

该技术包括将每种材料的一块晶圆自动切成大量相同的、预先编程的、可定制的形状。然后用机械臂捡起单层，将其移动到下一片晶圆上，按所需的角度扭曲并堆叠在上面。通过这种方式，整个异质结构可以在类似于今天硅芯片制造的过程中组装起来。晶圆质量均匀，因此每个晶圆都可以在相同的位置切割，允许并行加工制造过程，而不需要寻找完美的单晶区域并仔细地将它们放置在另一个晶圆上。帕克解释说:“所有的基本要素都已经具备了。”就像其他事情一样，真正重要的是整合一切的意愿。“当研究人员在剥离的样品上尝试这项技术时，材料的质量得到了保留，所以最终异质结构的质量只受硅片质量的限制。”

研究人员制造了几种异质结构，并对其进行了表征，这些异质结构不能用目前的方法制造，例如由25层石墨烯组成的异质结构二硫化钼对角线上点缀着二硫化钨。“我们不断地对所有这些材料进行清晰的光学光谱测量，我们一层一层地添加，我们发现——有点令人惊讶的是——单个的颜色就像油漆一样叠加在一起，它变得更密集、更不透明。”如果它是一种完全不相互作用的材料，这是你所期望的。”

Park说，这种异质结构避开了石墨烯和六方氮化硼，因为可靠地将它们从生长基质中分离出来，并将它们无损伤地沉积在异质结构中，目前是不现实的。研究人员可以以每小时30层左右的速度生产异质结构，Park相信这可以通过商业投资得到显著改善。“问题始终是它将取代什么，出于什么原因?”Park说。“我们证明了这是可能的，希望它能让人们更自由地思考。”

David goldhaber - gordon没有参与这项研究的加州斯坦福大学教授对此印象深刻。他说，当我想象用基本的手工技术制作一个四层或五层扭曲的石墨烯堆叠时，我觉得很可怕。“当我和业内人士交谈时，他们经常说，‘我们做20个样品，然后选择效果好的那个’。这样你可以做很多好事。但我认为安迪和Jiwoong展示的这种方法确实让我们有信心能够精确地制作出具有相同结构的多个样本，而且还开辟了一个由数十层组成的领域，这是手工技术无法实现的。”