CIF助力2D磁性半导体 CrSBr力学性能研究，客户团队成果荣登《Nano Letters》！

    国际学术期刊《Nano Letters》（ACS 旗下纳米科技期刊《纳米快报》）在线发表了关于二维（2D）磁性半导体CrSBr力学性能的系统性研究成果。该研究深入探索了CrSBr的弹性各向异性、层间耦合及疲劳抗性等核心特性，为下一代应变可调自旋电子器件的研发奠定了重要基础。

 值得一提的是，在这项科研工作中，客户团队选用了CIF公司提供的等离子体清洗设备CPC-G，为实验样品的制备提供了关键技术支持！

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c04818

技术核心：等离子清洗机的关键作用

    在2D材料研究中，样品与基板的附着力直接影响后续表征的准确性与可靠性。该研究中，客户团队针对覆盖285nm厚SiO₂层的 Si基板，采用我司CPC-G等离子清洗设备进行预处理：

   通过等离子体清洗技术，有效去除基板表面的污染物与杂质，优化表面能；显著提升了机械剥离后的CrSBr薄片与基板的附着力，为后续AFM纳米压痕、疲劳测试等一系列精密力学表征创造了稳定的实验条件；

   清洗流程高效可控，与后续光刻、反应离子刻蚀等工艺衔接，保障了实验的连贯性与重复性。

   这一关键预处理步骤，为研究团队精准获取 CrSBr的力学数据提供了坚实保障，成为成果产出的重要前提。

研究成果：

   测试数据表明，该研究取得多项关键突破：

    成功量化 CrSBr 的强面内弹性各向异性，a轴与b轴杨氏模量比值达1.43，为86.4±10.4GPa与123.2±18.7GPa；

经接触共振AFM测得层间模量约54.4±1.7 GPa，彰显其稳健的层间耦合作用；

   疲劳测试显示，CrSBr在归一化应力下的疲劳寿命可与石墨烯、CVD生长MoS₂相媲美，b轴方向因增强的层间能量耗散展现更优耐久性；

   这些特性使 CrSBr成为兼具机械稳健性与磁学可调性的理想材料，为多功能2D器件的长期稳定运行提供保障。

  图1.硫化铬（CrSBr）的晶体结构与各向异性表征。(a)正交晶系CrSBr的原子结构示意图，突出显示a轴与b轴的晶体学特征。(b)剥离CrSBr薄片的光学图像，显示沿a轴的优先边缘取向。比例尺为10μ m。（c，d）原子力显微镜（AFM）形貌图及对应的高程剖面。(e)偏振依赖性拉曼光谱，显示三个特征峰（A 、A 、A ），分别位于约114.4cm 、243.8cm 和342.1cm处。(f)相同激发条件下偏振分辨光致发光光谱，显示沿a轴的发射强度显著强于b轴。(g)厚度依赖性光致发光光谱。(h)CrSBr薄片的高分辨率透射电镜图像；插图显示对应的X射线衍射（SAED）图谱，证实其单晶特性。

   图2. CrSBr的各向异性面内弹性模量。(a)矩形鼓膜上原子力显微镜纳米压痕的示意图。(b)沿a轴和b轴晶体学方向测得的典型力-位移（F-δ）曲线。(c)通过公式1拟合得到的a轴和b轴方向提取的杨氏模量。(d)基于角分辨测量数据推导出的CrSBr赝材料有效面内剪切模量。

 图3.通过CR-AFM对CrSBr进行面外模量表征。(a)CR-AFM原理示意图及简化力学模型。(b)用于探针几何校准的AFM探针SEM图像。(c)探针-样品相互作用的赫兹接触模型。(d)CrSBr和SiO的CR-AFM频率分布图。(e)探针-SiO和探针-CrSBr界面接触共振频率的统计分布。插图：测量区域的AFM形貌。(f)CrSBr面外模量的直方图。(g)CrSBr面外模量与其他已报道二维材料的对比，包括NbOI2、氧化石墨烯（GO）、h-BN、石墨烯、MXene、MoS2、WSe2、BP、42硒化亚锡。

    图4. CrSBr材料的疲劳特性与失效行为分析。(a)沿a轴和b轴方向测得的断裂力统计分布。(b)a轴和b轴方向失效强度的威布尔分布分析。(c)基于原子力显微镜（AFM）的疲劳测试配置示意图。(d)典型疲劳检测曲线，阴影部分的载荷突变标志着材料失效。插图为1000至3000秒期间振幅波动的放大视图。(e)-(f)不同外加载荷与针尖振幅下a轴和b轴方向的疲劳寿命对比。插图：疲劳失效后的AFM振幅图像。(g)CrSBr材料的应力归一化S-N 曲线。空心符号标注：沿a轴方向测得11个试样（0.72σ f处5个，0.85 σ f处3个， 0.91 σ f处3个）；沿b 轴方向检测10个试样（0.84σ f处4个，0.91σ f处3个）。（97σ f 和3在0.98σ 时）。实心符号表示平均寿命，误差条显示标准差。虚线为目测参考线。(h)CrSBr、石墨烯和CVD-MoS 的归一化疲劳性能对比。

 图5.摩擦系数与层间滑动能的各向异性。(a)a轴和b轴方向的拟合摩擦系数。插图：150纳米×150纳米区域的高度分布图。(b)基于DFT计算获得的CrSBr层间滑动能。由于能量分布呈现对称性，水平轴仅显示滑动路径的一半（0-0.5）。插图示意图展示了a轴和b轴方向上的不同滑动构型。

结论与展望：致敬科学探索者

   CIF始终致力于为科研工作者提供实验设备与解决方案。此次助力客户登榜期刊，既是对产品性能的高度认可，也是CIF“赋能科研创新”理念的生动实践。

   未来，CIF将持续深耕等离子体清洗、材料制备等相关领域，不断优化产品性能，为更多科研团队提供更优质的技术支持，助力更多科研成果绽放光彩！