國際學(xué)術(shù)期刊《Nano Letters》（ACS 旗下納米科技期刊《納米快報》）在線發(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，在這項科研工作中，客戶團隊選用了CIF公司提供的等離子體清洗設(shè)備CPC-G，為實驗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，客戶團隊針對覆蓋285nm厚SiO?層的 Si基板，采用我司CPC-G等離子清洗設(shè)備進行預(yù)處理：

   通過等離子體清洗技術(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、疲勞測試等一系列精密力學(xué)表征創(chuàng)造了穩(wěn)定的實驗條件；

   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，保障了實驗的連貫性與重復(fù)性。

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

研究成果：

   測試數(shù)據(jù)表明，該研究取得多項關(guān)鍵突破：

    成功量化 CrSBr 的強面內(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MoS?相媲美，b軸方向因增強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器件的長期穩(wěn)定運行提供保障。

  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）形貌圖及對應(yīng)的高程剖面。(e)偏振依賴性拉曼光譜，顯示三個特征峰（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)射強度顯著強于b軸。(g)厚度依賴性光致發(fā)光光譜。(h)CrSBr薄片的高分辨率透射電鏡圖像；插圖顯示對應(yīng)的X射線衍射（SAED）圖譜，證實其單晶特性。

   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)方向測得的典型力-位移（F-δ）曲線。(c)通過公式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CR-AFM對CrSBr進行面外模量表征。(a)CR-AFM原理示意圖及簡化力學(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)計分布。插圖：測量區(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道二維材料的對比，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軸方向測得的斷裂力統(tǒng)計分布。(b)a軸和b軸方向失效強度的威布爾分布分析。(c)基于原子力顯微鏡（AFM）的疲勞測試配置示意圖。(d)典型疲勞檢測曲線，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?？招姆枠?biāo)注：沿a軸方向測得11個試樣（0.72σ f處5個，0.85 σ f處3個， 0.91 σ f處3個）；沿b 軸方向檢測10個試樣（0.84σ f處4個，0.91σ f處3個）。（97σ f 和3在0.98σ 時）。實心符號表示平均壽命，誤差條顯示標(biāo)準(zhǔn)差。虛線為目測參考線。(h)CrSBr、石墨烯和CVD-MoS 的歸一化疲勞性能對比。

 圖5.摩擦系數(shù)與層間滑動能的各向異性。(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計算獲得的CrSBr層間滑動能。由于能量分布呈現(xiàn)對稱性，水平軸僅顯示滑動路徑的一半（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驗設(shè)備與解決方案。此次助力客戶登榜期刊，既是對產(chǎn)品性能的高度認(rèn)可，也是CIF“賦能科研創(chuàng)新”理念的生動實踐。

   未來，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，為更多科研團隊提供更優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支持，助力更多科研成果綻放光彩！