※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序文
非推奨:グラフェンベースのマテリアル、グラフェンマテリアル
非推奨:グラフェン強化
非推奨:グラフェン修飾
非推奨:グラフェン対応
非推奨:グラフェンベース
注記 1:通常、ここでは製品の機能部分の大部分が GR2M で構成されています。
注記 2:多くの状況では、 GR2M 拡張 (3.1.1.12) 、 GR2M 修正 (3.1.1.15) or GR2M 有効 (3.1.1.18) などの別の用語を使用する方が適切です。
注記 3:グラフェンベースの使用は、3.1.1.20 で定義されている 単層グラフェン (3.1.2.1) の使用にのみ適用されるため、グラフェンベースは非推奨です。
3.1.2 グラフェン関連の 2D 材料に関する用語
3.1.2.1
グラフェン
グラフェン層
単層グラフェン
単層グラフェン
1LG
ハニカム構造で各原子が 3 つの隣接原子に結合した炭素原子の単 層 (3.1.1.8)
注記 1:これは、多くのカーボンナノオブジェクトの重要な構成要素です。
注記 2:グラフェンは単層であるため、単層グラフェンまたは単層グラフェンとも呼ばれ、二層グラフェン (2LG) (3.1.2.7) および 数層グラフェン (FLG) と区別するために 1LG と略されることもあります。 (3.1.2.11) 。
注記 3: グラフェンにはエッジがあり、結合が破壊されwhere 欠陥や粒界が存在する可能性があります。
注記 4:グラフェンという言葉が形容詞として使用される状況 (グラフェン対応などの用語を含む) where 、一般に、この用語は単層グラフェンだけでなく GR2M (3.1.1.2) を指すが、誤って言及される。
3.1.2.2
黒鉛
炭素元素の同素体形態。三次元、結晶質、長距離秩序で互いに平行に積み重なった グラフェン層 (3.1.2.1) からなる。
注記 1: IUPAC Compendium of Chemical Terminologyの定義を基に作成。
注記 2:異なる積層配置を持つ 2 つの主な同素体形態、すなわち六角形と菱面体形があります。
3.1.2.3
ナノグラファイト
11層以上の厚さのグラフェンの 層 (3.1.1.8) で構成され、合計の厚さが最大 100 nm の フレーク (3.1.1.3)
3.1.2.4
グラフェン
(CH) n の繰り返し単位を持つ炭素と水素の二次元 シート (3.1.1.4) からなる単 層 (3.1.1.8) 材料。
注記 1:グラフェンは、炭素原子が sp 3結合構造にあるグラフェンの完全に水素化された形態です。
3.1.2.5
パーフルオログラファン
(CF) n の繰り返し単位を持ち、各炭素原子が 1 つのフッ素原子に結合した炭素とフッ素の二次元 シート (3.1.1.4) からなる単 層 (3.1.1.8) 材料。
注記 1:パーフルオログラファンは、sp 3結合配置の炭素原子を持っています。
注記 2:パーフルオログラファンは、フルオログラフェンと呼ばれることもあります。
3.1.2.6
エピタキシャルグラフェン
炭化ケイ素基板上に成長した グラフェン層（3.1.2.1）
注記 1:グラフェンは、Ni(111) などの他の基板上にエピタキシーによって成長させることもできますが、これらの材料はエピタキシャル・グラフェンとは呼ばれません。
注記 2:この特定の定義は、グラフェンの分野にのみ適用されます。一般に、「エピタキシャル」という用語は、単結晶基板上での膜のエピタキシャル成長を指す。
3.1.2.7
二層グラフェン
2LG
明確に定義された 2 つの積層 グラフェン層 (3.1.2.1) からなる 二次元材料 (3.1.1.1)
注記 1:積層レジストリがわかっている場合は、たとえば「Bernal 積層二層グラフェン」のように個別に指定できます。
3.1.2.8
ツイスト二層グラフェン
乱層二層グラフェン
tBLG
t2LG
相対的な 積層角度 (3.4.1.14) で乱層状に積層された 2 つの明確に定義された グラフェン層 (3.1.2.1) で構成される 2 次元材料 (3.1.1.1) 。Bernal (六角形) ではなく、平衡回転としても知られています。 (3.4.1.12) または 菱面体スタッキング (3.4.1.13)
3.1.2.9
ツイスト数層グラフェン
t( n + m )LG
m ベルナール積層層上に相対的な 積層角度 (3.4.1.14) で配置されたn ベルナール積層 層 (3.1.1.8) の数層のグラフェンからなる 二次元材料 (3.1.1.1)
3.1.2.10
三層グラフェン
3LG
明確に定義された 3 つの積層 グラフェン層 (3.1.2.1) からなる 二次元材料 (3.1.1.1)
注記 1:積層レジストリがわかっている場合は、たとえば「ツイスト三層グラフェン」として個別に指定できます。
3.1.2.11
数層グラフェン
FLG
3 ～ 10 の明確に定義された積層 グラフェン層 (3.1.2.1) からなる 二次元材料 (3.1.1.1)
3.1.2.12
グラフェンナノプレートレット
ハンナラ党
グラフェン層（3.1.2.1） からなる ナノプレート（3.1.1.5）
注記 1: GNP は通常、厚さが 1 nm ～ 3 nm で、横方向の寸法が約 100 nm ～ 100 μm の範囲にあります。
3.1.2.13
乱層数層グラフェン粒子
tFLG粒子
互いに異なる方向にある複数の単層、二層、または数層のグラフェンのスタックで構成され、ランダムでさまざまな積層角度を持つことができる、定義された物理的境界を持つ微小な非平面状の物質。
注記 1:これらは一次粒子であり、通常はボトムアップ生産によって生産されます。それらには強い共有結合と弱いファンデルワールス力が含まれています。
注記 2:これらは TEM を使用して分析できます。例は参考文献 [11] に示されています。
図3 —乱層状数層グラフェン粒子のスケッチ例
3.1.2.14
酸化グラファイト
化学修飾 グラファイト (3.1.2.2) 基底面の大規模な酸化修飾によって調製される
注記 1:酸化グラファイトの構造と特性は、酸化の程度と特定の合成方法によって異なります。
注記 2:粉末の状態では、酸化グラファイト 層 (3.1.1.8) の再積層が発生する可能性があります。
3.1.2.15
酸化グラフェン
行く
化学的に修飾された グラフェン (3.1.2.1) 、基底面の広範な酸化修飾を伴う
注記 1:酸化グラフェンは、 酸素含有量が高い単層材料 (3.4.2.7) であり、合成方法に応じて、通常、O/C 原子比が約 0.5 (C/O 比が約 2.0) であることを特徴とします。 。
注記 2:酸化グラフェンは主にグラファイトの酸化と剥離によって製造されます。
注記 3:酸化修飾はエッジでも発生する可能性があります。
注記 4:酸化グラフェンの再積層が発生する可能性があります。したがって、高濃度の分散液からサンプルや製品を調製する場合は、単層である一次粒子の凝集や凝集が発生する可能性があるため、注意が必要です。
3.1.2.16
還元酸化グラフェン
rGO
酸素含有量の減少 (3.4.2.7) 酸化グラフェンの形態 (3.1.2.15)
注記 1:これは、化学的、熱的、マイクロ波、光化学的、光熱的、微生物的もしくは細菌的方法によって、あるいは還元酸化グラファイトを剥離することによって製造することができる。
注記 2:酸化グラフェンが完全に還元されると、グラフェンが生成物になります。ただし、実際には、一部の酸素含有官能基が残り、すべての sp 3結合が sp 2配置に戻るわけではありません。還元剤が異なると、還元酸化グラフェンの炭素対酸素比や化学組成も異なります。
注記 3:それは、血小板や虫のような構造など、いくつかの形態学的変化の形を取ることができる。
注記 4: O/C 原子比は約 0.1 ～ 0.5 (C/O 比 2 ～ 10) である。
3.1.2.17
機能化
明確な化学プロセスを通じて表面の化学的性質を意図的に変えるプロセス
注記 1:機能化された材料はここで, グラフェン、グラフェン ナノプレートレットなどの材料を指します。
3.1.2.18
官能化グラフェンナノプレートレット
機能化されたGNP
異なる化学プロセスを通じて表面の化学的特性が意図的に変更された グラフェン ナノプレートレット (3.1.2.12)
3.1.3 その他の2D素材に関する用語
3.1.3.1
MXene
二次元の金属炭化物および窒化物。ハニカム状の 2D 格子に詰め込まれた遷移金属 (M) 原子の 2 つ以上の原子面からなる構造を持ち、炭素層または窒素層 (X 原子)、またはその両方が介在します。 、隣接する遷移金属原子面間の八面体サイトを占有する
注記 1:酸素は、一部の MXene の X 部位にオキシ炭化物または酸窒化物として存在することもあります。
3.1.3.2
遷移金属ジカルコゲニド
TMDC
顎関節症
3 つの原子面からなる半導体の 二次元材料 (3.1.1.1) : 中央の原子面は、カルコゲン原子の 2 つの面の間に遷移金属原子を持ち、三重対称の蜂の巣状の六角形の格子をしている。
注記 1: TMD の例には、MoS2, WS2 、 MoSe2 、 Wse2 、MoTe2 が含まれる。
3.1.3.3
シリセン
ハニカム構造で各原子が 3 つの隣接原子に結合したシリコン原子の単一 層 (3.1.1.8) からなる 二次元材料 (3.1.1.1)
注記 1:シリセンの 2D 層は完全に平坦ではなく、波形の形態を持っています。
3.1.3.4
ゲルマネン
ゲルマニウム原子の単 層 (3.1.1.8) で構成され、各原子がハニカム構造の 3 つの隣接原子に結合した 二次元材料 (3.1.1.1)
注記 1:ゲルマネンの 2D 層は完全に平坦ではなく、波形の形態を持っています。
3.1.3.5
スタネン
スズ原子の単 層 (3.1.1.8) からなる 二次元材料 (3.1.1.1) 各原子はハニカム構造の 3 つの隣接原子に結合しています。
注記 1:スタネンの 2D 層は完全に平坦ではなく、波形の形態を持っています。
3.1.3.6
ホスホレン
黒リンの単 層 (3.1.1.8) からなる 二次元材料 (3.1.1.1) 。sp 3ハイブリダイゼーションを介して四角錐構造内の 3 つの隣接原子にそれぞれ結合したリン原子からなる。
3.1.3.7
2Dヘテロ構造
異なる 2D マテリアルの 2 つ以上の明確に定義された レイヤー ( 3.1.1.8) で構成される 2 次元マテリアル ( 3.1.1.1)
注記 1:これらは、面内または面外で積み重ねることができます。
3.1.3.8
2D垂直ヘテロ構造
面外に積み重ねられた、異なる 2D マテリアルの明確に定義された 2 つ以上の 層 (3.1.1.8) で構成される 2 次元マテリアル (3.1.1.1)
注記 1:これは、ファンデルワールスヘテロ構造と呼ばれることもあります。
3.1.3.9
2D面内ヘテロ構造
2D横方向ヘテロ構造
面内方向に互いに結合された異なる 2D 材料の 2 つ以上の明確に定義された 層 (3.1.1.8) からなる 2 次元材料 (3.1.1.1)
3.2 2D素材の制作方法に関する用語
3.2.1 グラフェンおよび関連する 2D 材料の製造
3.2.1.1
トップダウン生産
<2D マテリアル> 大きなオブジェクトから 2 次元マテリアル (3.1.1.1) を作成するプロセス
注記 1: これらのプロセスには通常、 層 (3.1.1.8) を 剥離するためにさまざまな形のエネルギーが必要です。
注記 2:グラフェン関連の 2D 材料の場合、グラファイトは出発材料です。
3.2.1.2
ボトムアップ生産
<2Dマテリアル> より小さな基本単位から 2次元マテリアルを作成するプロセス(3.1.1.1)
注記 1:グラフェン関連の 2D 材料の場合、これらのプロセスの多くは炭素豊富なガスと高温を使用します。
3.2.1.3
化学蒸着
CVD
ガス状前駆体または前駆体の混合物の化学反応による基板上への固体材料の堆積。通常は熱によって開始されます。
[出典:ISO/TS 80004‑8:2020, 8.2.4]
3.2.1.4
有機金属化学蒸着
MOCVD
触媒基材を必要としない、通常 1 つの有機金属を含む前駆体または前駆体の混合物の化学反応による 化学蒸着 (3.2.1.3)
注記 1:材料は通常、半導体基板上に直接堆積されます。
3.2.1.5
プラズマ化学蒸着
PECVD
プラズマを使用することで化学反応速度を高めた 化学蒸着 (3.2.1.3)
注記 1: これにより、従来の CVD よりも低い温度での堆積が可能になります。
3.2.1.6
ロールツーロール生産
R2R生産
<2D 材料> ロール シート (3.1.1.4) として処理される連続基板上での 2D 材料 (3.1.1.1) の CVD 成長 (多くの場合、2D 材料の別の基板への転写を含む)
3.2.1.7
機械的剥離
<2D マテリアル> 機械的方法によるマテリアル本体からの個々の 2D マテリアル (3.1.1.1) レイヤー (3.1.1.8) の分離。
注記 1:機械的剥離を実現するには、さまざまな方法があります。 1 つの方法は、剥離 (セロテープ法とも呼ばれる)、機械的劈開、またはマイクロメカニカル剥離および劈開によるものです。別の方法は、乾式メディアボールミルによるものです。
3.2.1.8
液相剥離
<2D 材料> 流体力学的せん断力による溶媒中でのバルク層状材料からの 2D 材料 (3.1.1.1) の剥離
注記 1:溶媒は、水性液体、有機液体、またはイオン性液体のいずれかです。
注記 2:界面活性剤を水性分散液に使用すると、剥離を可能または促進し、分散液の安定性を高めることができます。
注記 3:せん断力は、超音波キャビテーションや高せん断混合などのさまざまな方法で生成できます。
3.2.1.9
炭化ケイ素上での成長
炭化ケイ素基板の制御された高温加熱による グラフェン層（3.1.2.1） の生成により、基板の表面近くのシリコン原子を昇華させ、グラフェンを残す
注記 1:グラフェンは、SiC 基板の炭素側またはシリコン側に成長させることができますが、結果として得られるグラフェン層の数や積層は異なります。
注記 2:この製品は通常、 エピタキシャル グラフェン (3.1.2.6) と呼ばれます。
3.2.1.10
グラフェンの沈殿
加熱と金属基板内に存在する炭素の表面への偏析による、金属表面上の グラフェン層（3.1.2.1） の生成
注記 1:金属の大部分内の炭素不純物またはドーパントは、偶然または意図的に導入される可能性があります。
3.2.1.11
化学合成
<グラフェン> 表面媒介反応と高温によって炭素環に結合する小さな有機分子を使用するボトムアップ型グラフェン製造ルート
3.2.1.12
アルコール成長前駆体
<グラフェン> アルコール前駆体を高温環境に導入してアルコールを分解し、グラフェンを形成することによる グラフェンの成長 (3.1.2.1)
3.2.1.13
分子線エピタキシー
MBE
単結晶を成長させるプロセス。原子または分子のビームが真空中で単結晶基板上に堆積され、結晶方位が基板の方向と一致する結晶が生成されます。
注記 1:ビームは、小さなオリフィスを通って蒸発ゾーンから高真空ゾーンに蒸気を逃がすことによって定義されます。
注記 2:ナノスケールの特徴を備えた構造は、ひずみを利用することにより、この方法で成長させることができます (例: GaAs 基板上の InAs ドット)
[出典:ISO/TS 80004‑8:2020, 8.2.13]
3.2.1.14
陽極接合
<グラフェン> フレーク (3.1.1.3) の形のグラファイト前駆体を使用して基板上に グラフェン層 (3.1.2.1) を生成し、静電場を使用してガラスに結合し、その後劈開します。
3.2.1.15
レーザーアブレーション
パルスレーザーからのエネルギーを使用してターゲットの表面から材料を浸食すること
注記 1:レーザーアブレーションは、表面にナノスケールおよびマイクロスケールの形状を作成する方法です。
[出典:ISO/TS 80004‑8:2020, 8.3.15, 修正済み - 若干の文言変更]
3.2.1.16
光剥離
レーザー光の照射による 2D素材（3.1.1.1） の 層 （の一部）の剥離
注記 1: グラフェン層 (3.1.2.1) の場合、この方法は レーザーアブレーション (3.2.1.15) のような炭素原子の蒸発または昇華を引き起こしません。
3.2.1.17
化学的インターカレーションによる剥離
<2D 材料> より厚い層状材料の層間に化学種を挿入し、続いて機械的または熱エネルギーの適用と組み合わせて液体に浸漬することによる、単層または数層の 2D 材料 (3.1.1.1) の製造。
3.2.1.18
電気化学的剥離
＜グラフェン＞ 層（3.1.1.8）を形成するために、電極として使用される黒鉛前駆体の構造変化と剥離を促すために、イオン伝導性溶液（電解質）と直流電源を使用した グラフェンの製造（ 3.1.2.1）。 グラフェンの
注記 1:この方法は、環境に優しい化学薬品を使用する可能性を提供し、刺激の強い酸化剤と還元剤を排除し、比較的速い製造速度で、周囲圧力および温度での高い大量生産の可能性を提供します。
3.2.1.19
黒鉛の酸化
非常に強力な酸化剤を使用した溶液中でのグラファイト (3.1.2.2) からの酸化グラファイト (3.1.2.14) の生成
注記 1:グラファイトまたは 酸化グラフェンを製造するには、さまざまな方法が使用されます (3.1.2.15) 。これらには、Hummers, Brodie, Staudenmaier, および Marcano-Tour の手法 [ Hummers の手法 (3.2.1.20) の修正版] が含まれます。
3.2.1.20
ハマー法
過マンガン酸カリウムの添加後の硝酸ナトリウムおよび硫酸溶液中での グラファイト（3.1.2.2） からの 酸化グラフェン（3.1.2.15） の生成
注記 1:この方法は参考文献 [12] に記載されています。
3.2.1.21
酸化グラファイトの熱剥離
グラファイト（3.1.2.2 ）の グラフェン層（ 3.1.2.1）間に酸素含有官能基を導入して加熱し、導入された化学種を分解してガスを発生させ、これにより グラファイトを剥離した後、還元酸化 グラフェン（3.1.2.14）を生成する。結果として生じる還元酸化グラフェン 層（3.1.1.8）
注記 1:酸化 グラファイト (3.1.2.14) の熱剥離と還元は同時に起こる。
3.2.1.22
気相合成
<GR2M> 高温ガス環境に炭素前駆体を導入することによる GR2M (3.1.1.2) の製造
3.2.1.23
原子層堆積
ALD
原子スケールでの厚さ制御を可能にする自己終結型表面反応による材料の周期的堆積により、均一なコンフォーマル膜を製造するプロセス
注記 1: このプロセスには、多くの場合、サイクルを完了するために少なくとも 2 つの連続した反応が使用され、これを数回繰り返して所望の厚さを確立することができます。
[出典:ISO/TS 80004‑8:2020, 8.2.2]
3.2.1.24
熱分解
<GR2M> 酸化を伴わない温度上昇による有機物の不可逆的な化学分解により GR2M (3.1.1.2) が生成される
注記 1: このプロセスでは、存在する他の材料から GR2M を分離するための分離ステップも必要です。
[出典:ISO 4880:1997, 53, 修正 — 項目への注記 1 と「GR2M を作成するための有機物」が追加されました。]
3.2.1.25
爆発
<GR2M> GR2M (3.1.1.2) 粒子の形成を引き起こす炭素含有ガスの点火。
注記 1: GR2M は、水素などの別の物質を生成するプロセスの副産物として生成されることがあります。
3.2.2 ナノリボンの製造
3.2.2.1
カーボンナノチューブの解凍
カーボンナノチューブを長軸に沿って分割してグラフェン ナノリボンを製造する方法（3.1.1.7）
3.2.2.2
SiC 上のテンプレート成長
細長いマスクを使用してグラフェン ナノリボンを製造する方法 (3.1.1.7) とその後の 炭化ケイ素上での成長 (3.2.1.9)
3.2.2.3
テンプレート化された CVD 成長
細長いマスクと CVD（3.2.1.3） を用いたグラフェン ナノリボンの製造方法（3.1.1.7）
3.2.2.4
ボトムアップの前駆体成長
分子前駆体の表面支援カップリングとその後の脱水素環化を使用してグラフェン ナノリボン (3.1.1.7) を製造する方法
3.2.2.5
電子ビームリソグラフィパターニング
電子ビームリソグラフィーとそれに続くエッチングを使用したトップダウンアプローチによりグラフェン ナノリボンを製造する方法（3.1.1.7）。 グラフェン層（3.1.2.1） からナノリボンを製造する。
3.2.2.6
イオンビームリソグラフィパターニング
制御されたイオンビームを使用して グラフェン層（3.1.2.1） からナノリボンをエッチングするトップダウンアプローチによりグラフェン ナノリボン（3.1.1.7） を製造する方法
3.3 2D マテリアルの特性評価方法に関する用語
3.3.1 構造特性評価方法
3.3.1.1
走査型サンプル顕微鏡
SPM
研究対象の表面上でプローブを機械的に走査することによって表面を画像化する方法であり、検出器の付随する応答が測定されます。
注記 1: この総称は、原子間力顕微鏡法 (AFM) (3.3.1.2) 、走査型近接場光学顕微鏡法 (SNOM)、走査型イオン伝導顕微鏡法 (SICM)、および 走査型トンネル顕微鏡法 (STM) (3.3) を含む 多くの方法を包含する。 .1.3) 。
注記 2:分解能はここで, 個々の原子を分解できる STM から、一般に分解能が約 1 μm に制限される走査型熱顕微鏡 (SThM) までさまざまです。
[出典:ISO 18115‑2:2021, 3.1.30]
3.3.1.2
原子間力顕微鏡
AFM
表面の輪郭を機械的に走査することによって表面を画像化する方法。この方法では、コンプライアントなカンチレバーに取り付けられた、表面力を感知する鋭い先端のたわみが監視されます。
注記 1: AFM は、絶縁表面と導電表面の両方の定量的な高さ画像を提供できます。
注記 2: AFM 機器の中には、チップの位置を一定に保ちながらサンプルをx 、 y 、 z 方向に移動させるものと、サンプルの位置を一定に保ちながらチップを移動させるものがあります。
注記 3: AFM は、真空、液体、制御された雰囲気または空気中で実施できます。原子分解能は、鋭い先端を備えた適切なサンプルを使用し、適切なイメージング モードを使用することで達成できます。
注記 4:垂直力、横力、摩擦力、せん断力など、多くのタイプの力を測定できます。後者を測定する場合、この技術は横方向、摩擦力、またはせん断力顕微鏡と呼ばれます。この総称は、これらのタイプの力顕微鏡法のすべてを包含します。
注5: AFMは、イメージングに使用されるピクセル・アレイ内の個々の点での表面法線力を測定するために使用できます。
注記 6:半径が 100 nm 未満の典型的な AFM チップの場合、垂直抗力は、サンプルの材質または不可逆的な表面変形、およびチップの過度の摩耗が発生するかどうかによって異なりますが、約 0.1 μN 未満である必要があります。
[出典:ISO 18115‑2:2021, 3.1.2]
3.3.1.3
走査型トンネル顕微鏡
STM
SPM モードは、電圧バイアスがかかった鋭利な導電性プローブ チップを表面上で機械的にスキャンすることにより、導電性表面を画像化します。画像の生成には、トンネル電流とチップ表面の間隔のデータが使用されます。
注記 1: STM は、真空、液体、または空気中で実行できます。原子分解能は、適切なサンプルと鋭利なプローブを使用して達成でき、理想的なサンプルを使用すると、表面原子の周囲の局所的な結合情報を提供できます。
注記 2:画像は、一定のトンネル電流での高さデータ、または一定の高さでのトンネル電流、またはチップとサンプルの定義された相対電位での他のモードでのトンネル電流から形成できます。
注記 3: STM は、表面、または理想的な場合には個々の原子の周囲の状態密度をマッピングするために使用できます。同じ地形であっても、先端のバイアスに応じて、表面画像は大きく異なる場合があります。
[出典:ISO 18115‑2:2021, 3.1.34]
3.3.1.4
走査型電子顕微鏡
SEM
電子線を発生させて試料表面を走査することで得られる物理情報（二次電子、反射電子、吸収電子、X線など）を検査・分析して、試料の構造、組成、形状を調べる方法。
[出典:ISO/TS 80004‑6:2021, 4.5.5]
3.3.1.5
透過型電子顕微鏡
TEM
サンプルを通過して相互作用する電子ビームによってサンプルの拡大画像または回折パターンを生成する方法
[出典:ISO/TS 80004‑6:2021, 4.5.6]
3.3.1.6
ラマン分光法
分光法では、単色放射線で照明されたサンプルから放出される放射線が、回転、振動、またはフォノン励起から生じるエネルギーの損失または増加によって特徴付けられます。
[出典:ISO 18115‑2:2021, 5.128 および 5.129, 修正済み — 定義は結合され、言い換えられています。]
3.3.1.7
フォトルミネッセンス分光法
PL分光法
吸着光子と再放射光子の分光法
[出典:ISO/TS 80004‑6:2021, 5.4]
3.3.1.8
X線回折
XRD
X線を試料に当てて回折パターンを観察することで、試料の結晶学的情報を得る技術
注記 1:この方法は、コヒーレント散乱領域のサイズと、ナノ物体を組み込んだ材料の相組成を推定するために使用できます。
[出典:ISO/TS 80004‑6:2021, 6.3.1]
3.3.1.9
低エネルギー電子顕微鏡
リーム
非走査電子ビームによって生成された低エネルギーの弾性後方散乱電子によって表面の画像または回折パターン、またはその両方が形成されるwhere を検査する方法
注記 1:この方法は通常、非常に平坦できれいな表面の画像化と分析に使用されます。
注記 2:低エネルギー電子は、通常 1 eV から 100 eV の範囲のエネルギーを持ちます。
[出典:ISO/TS 80004‑6:2021, 4.5.8]
3.3.1.10
低エネルギー電子回折
リード
低エネルギー電子の平行ビームによる衝撃と回折電子の観察によって単結晶材料の表面構造を決定する方法
注記 1:原子間距離は、回折電子パターンで観察されるスポット間の距離を測定することによって決定できます。
3.3.1.11
ブルナウアー・エメット・テラー法
BET方式
ガス吸着等温線を解釈するためにブルナウアー、エメット、テラーによって開発されたモデルを利用して物理的に吸着されたガスの量を測定することにより、分散粉末および/または多孔質固体の外部および内部の総比表面積を決定する方法
注記 1:この方法は参考文献 [13] に由来します。
注記 2: BET 法は、タイプ II (分散、非多孔質またはマクロ多孔質固体) およびタイプ IV (メソ多孔質固体、細孔直径 2 nm ～ 50 nm) の吸着等温線にのみ適用されます。アクセスできない毛穴は検出されません。 BET 法は、測定ガスを吸収する固体には確実に適用できません。
[出典:ISO/TS 80004-6:2021, 4.6.3]
3.3.2 化学的特性評価方法
3.3.2.1
オージェ電子分光法
AES
電子分光計を用いて表面から放出されるオージェ電子のエネルギー分布を測定する方法
注記 1: オージェ電子の励起には、エネルギー範囲 2 keV から 30 keV の電子ビームがよく使用されます。オージェ電子は、X 線、イオン、その他の源によって励起することもできますが、オージェ電子分光法という用語は、追加の修飾語がなければ、通常、電子ビーム誘起励起を指します。 X線源が使用される場合、オージェ電子エネルギーはフェルミ準位を基準としますがここで, 電子ビームが使用される場合、基準はフェルミ準位または真空準位のいずれかになります。従来、スペクトルは直接形式または微分形式で表示されます。
[出典:ISO/TS 80004‑6:2021, 5.16]
3.3.2.2
X線光電子分光法
XPS
X線光子が照射された表面から放出される光電子やオージェ電子のエネルギー分布を電子分光計を用いて測定する方法
注記 1:一般に使用される X 線源は、それぞれ 1 486.6 eV および 1 253.6 eV の非単色化 Al Kα および Mg Kα X 線である。最新の機器では、単色化された Al Kα X 線も使用されます。一部の機器は、他の陽極またはシンクロトロン放射を備えたさまざまな X 線源を利用します。
[出典:ISO/TS 80004‑6:2021, 5.19]
3.3.2.3
電子エネルギー損失分光法
ウナギ
電子分光計が、サンプルとの非弾性相互作用の後に放出される名目上単一エネルギー源からの電子のエネルギースペクトルを測定する方法で、多くの場合、特定の非弾性損失プロセスによるピークを示します。
注記 1:オージェ電子分光法 (AES) (3.3.2.1) or X 線光電子分光法 (XPS) (3.3.2.2) とほぼ同じエネルギーの入射電子線を使用して得られたスペクトルは、そのピークに関連するエネルギー損失スペクトル。
注記 2: 入射電子ビームで測定される電子エネルギー損失スペクトルは、ビームエネルギー、ビームの入射角、放射角、およびサンプルの電子的特性の関数です。
[出典:ISO/TS 80004‑6:2021, 5.14]
3.3.2.4
エネルギー分散型X線分光法
EDS
EDX
X 線分光分析では、個々の光子のエネルギーが並列検出器によって測定され、エネルギーを伴う X 線の分布を表すヒストグラムの構築に使用されます。
[出典:ISO/TS 80004‑6:2021, 5.22]
3.3.2.5
熱重量分析
TGA
サンプルに制御された温度プログラムを適用しながら、サンプルの質量変化を温度の関数として測定する方法
[出典:ISO/TS 80004‑6:2021, 6.1.2]
3.3.2.6
誘導結合プラズマ質量分析法
ICP-MS
サンプル導入システム、検体のイオン化のための誘導結合プラズマ源、プラズマまたは真空インターフェース、およびイオン集束、分離および検出システムを含む質量分析計で構成される分析技術
[出典:ISO/TS 80004‑6:2021, 5.23]
3.3.3 電気的特性評価方法
3.3.3.1
4端子センシング
四探針法
電流が流れる電極と電圧を感知する電極の別々のペアを使用して、電気 シート (3.1.1.4) の抵抗、インピーダンス、または薄膜の導電率を測定する方法
注記 1:この方法は高速で、再配置可能で、ローカルです。
3.3.3.2
グラフェンホールバーのセットアップ
ホール効果を測定するために配置された適切なコンタクトを備えた グラフェン層 (3.1.2.1)
3.3.3.3
ケルビンプローブ力顕微鏡法
KPFM
導電性プローブチップを使用して、チップと表面の相対電位の空間的または時間的変化を測定するダイナミックモードAFM
注記 1:相対電位の変化は、表面仕事関数の変化を反映します。
[出典:ISO 18115‑2:2021, 3.1.12]
3.3.3.4
紫外光電子分光法
UPS
電子分光計を用いて、紫外線光子が照射された表面から放出される光電子のエネルギー分布を測定する方法
注1: 一般に使用される紫外線源には、さまざまなガスの共鳴線(例えば、エネルギーがそれぞれ21.2 eVと40.8 eVのHe I輝線とHe II輝線)を生成するさまざまなタイプの放電が含まれる。可変エネルギーには放射光が使用されます。
注記 2:角度解決 UPS は ARPES と呼ばれます。
[出典:ISO 18115‑1:2023, 11.8]
3.3.3.5
角度分解光電子分光法
アルペス
UPS 法 (3.3.3.4) では、表面から放出される光電子の角度分布を使用して表面の電子特性を研究します。
3.3.3.6
光電子放出顕微鏡
PEEM
高い空間分解能 (50 nm) と分光分解能 (100 meV) で光電子放出信号のエネルギー分解空間分布をイメージングする方法
注記 1: ARPES に似ていますが、高い空間分解能 (約 50 nm) を備えています。分光分解能は約 100meV です。
注記 2:実験室用の紫外線源および X 線源を使用することもできる。可変エネルギーには放射光が使用されます。
3.3.3.7
非接触マイクロ波方式
共振キャビティによる表面コンダクタンス、または同等の シート（3.1.1.4） 抵抗を測定する方法には、キャビティへの試験片の挿入前後の共振周波数シフトと品質係数の変化を試験片の表面積との定量的な相関関係で監視することが含まれます。
注記 1:この方法は高速で非接触です。
3.3.3.8
テラヘルツ時間領域分光法
テラヘルツ-TDS
ピコ秒の範囲の持続時間を持つ電磁パルスの時間的形状を測定することによって、テラヘルツ (THz) 周波数範囲 (通常は 0.1 THz ～ 5 THz) で材料の複素数値の誘電関数または導電率を測定する方法、サンプルから反射されるかサンプルを透過する
注記 1:信号の周波数成分の振幅と位相は基準信号の振幅と位相と比較され、サンプルの複素屈折率、誘電率、または導電率に関連付けることができます。
[出典:IEC/TS 62607-6-10:2021, 3.3.1]
3.3.3.9
渦電流測定
物質内の閉路に沿って循環する誘導電流を測定する方法
3.4 2D 材料特性に関する用語
3.4.1 2D 材料の構造および寸法特性に関連する特性と用語
3.4.1.1
欠陥
<2D マテリアル> 2D マテリアルの結晶格子の規則性からの局所的なずれ (3.1.1.1)
3.4.1.2
点欠陥
<2D 材料> 2D 材料 ( 3.1.1.1) の単一格子点またはその周囲にのみ発生する欠陥 (3.4.1.1)
注記 1: 点欠陥には、一般に、せいぜい数個の欠落、転位、または空孔を形成する異なる原子、余分な原子 (格子間欠陥)、または置換された原子が含まれます。
3.4.1.3
空孔欠陥
2D 材料 層 (3.1.1.8) の 1 つ以上の原子の欠落による <2D 材料> 欠陥 (3.4.1.1)
3.4.1.4
代替欠陥
2D 材料 ( 3.1.1.1) 内の繰り返し格子の原子が別の原子に置き換えられることによる <2D 材料> 欠陥 ( 3.4.1.1)
3.4.1.5
線欠陥
<2D 材料> 2D 材料 ( 3.1.1.1) の列の転位を引き起こす原子線に沿って発生する欠陥 (3.4.1.1)
3.4.1.6
面欠陥
<2D素材> 2D素材(3.1.1.1)の 各層(3.1.1.8) の積層順に発生する 欠陥 (3.4.1.1)
3.4.1.7
sp 3結合吸着原子の欠損
<グラフェン> 欠陥 (3.4.1.1) は 、追加の原子が グラフェン層 (3.1.2.1) の面外に存在することに起因し、結果として sp 3混成炭素原子が生成されます。
3.4.1.8
粒界
<2D 材料> 格子の結晶方向が変化where 2D 材料 (3.1.1.1) の 2 つ以上の結晶ドメイン間の面内界面
3.4.1.9
転位欠陥
<2D 材料> 2D 材料内の繰り返し格子からの原子の相互位置のずれに起因する欠陥 (3.1.1.1)
3.4.1.10
障害のレベル
<GR2M, ラマン分光法> GR2M (3.1.1.2) に存在する無秩序の定量化。ラマン分光法で測定されたラマン D ピークと G ピークの強度の比によって与えられ、欠陥の量、サイズ、種類の組み合わせを表します。
注記 1:これは、機器の構成が異なると結果が異なる場合があるwhere 方法に依存する可能性があります。
注記 2:ピーク強度は、最も関連性の高い面積または高さを使用して測定できます。
3.4.1.11
アライメント
<2Dマテリアル> 2D レイヤー間の積層形態の記述(3.1.1.8)
注記 1:例としては 、ベルナール積層 (3.4.1.12) 、 菱面体晶積層 (3.4.1.13) 、 乱層積層 (3.4.1.15) などがあります。
3.4.1.12
ベルナルスタッキング
ABスタッキング
六角形のスタッキング
<2D マテリアル> 2D マテリアル (3.1.1.1) の 層 (3.1.1.8) を、隣接する層の原子の半分だけが 3 層ごとに面外方向に均等に配置されるように相互に積み重ねる面外軸の同じ位置に配置
注記 1:第 2 層は、第 1 層に対して格子定数の半分だけ水平にずれています。
3.4.1.13
菱面体積層
ABCスタッキング
<2D 材料> 3 つの繰り返し層からなる 2D 材料 (3.1.1.1) 層 (3.1.1.8) の積層。2 番目の層where 1 番目の層に対して格子定数の半分だけ面内でずれており、3 番目の層は水平です。同じ方向に移動するため、4 層ごとに垂直軸の同じ位置に配置されます。
注記 1: 3 層システムは繰り返すことができます。層は、隣接する層の原子の半分だけが等価に配置されるように、垂直軸に互いに積み重ねられます。
3.4.1.14
スタッキング角度
<2D マテリアル> 垂直方向に積み重ねられた 2D マテリアル ( 3.1.1.1) の 2 つの層 ( 3.1.1.8) の向きの間の水平面内で測定された角度。
3.4.1.15
乱層積層
<2D マテリアル> 相対的な 積層角度 ( 3.4.1.14) を持つ、 Bernal (3.4.1.12) or 菱面体晶積層 (3.4.1.13) として記述できない 2D マテリアル (3.1.1.1) の 層の積層 (3.1.1.8) ) 積層された層は、層間で相対的かつランダムな回転角度または相応の回転を示すため、基底面に平行な原子面ファミリー以外の原子面ファミリーの発達を許可しません。
注記 1:同様に、 XRD (3.3.1.8) パターンで見られる 3 つのミラー指数を持つ回折ピークは 001 ピーク (002, 004 など) だけです。他のものは 2 つのインデックスのみです (通常は 10 と 11)
3.4.1.16
マジックアングル
<グラフェン> 2枚のグラフェン層間の積層角1.1°で新たな電子物性、すなわち超伝導を発現
注記 1:この角度の 2 つのグラフェン層は、 積層角度 (3.4.1.14) が 1.1ᵒ である ねじれた二層グラフェン (3.1.2.8) と見なすことができます。
注記 2: これにより、グラフェンの結晶構造よりもはるかに長い長さスケールにわたって繰り返されるモアレ パターンが作成されます。
3.4.1.17
ドメインサイズ
<2D 材料> 2D 材料 ( 3.1.1.1) の層 (3.1.1.8 ) 内の単一コヒーレント結晶領域の横方向の寸法
注記 1: 「粒径」および「結晶子サイズ」という用語は、「ドメインサイズ」という用語と同義である。
注記 2:ドメインがほぼ円形である場合、これは通常、等価円直径を使用して測定されるか、そうでない場合は、最長辺に沿って垂直な x, y 測定によって測定されます。
注記 3:等価円a が使用される場合、この用語は、例えばL 線回折 (3.3 .1.8) or ラマン分光法 (3.3.1.6) 。
3.4.1.18
横サイズ
フレークサイズ
<2D マテリアル> 2D マテリアル (3.1.1.1) フレーク (3.1.1.3) の横寸法
注記 1:フレークがほぼ円形である場合、これは通常、等価円直径を使用して測定され、そうでない場合は、最長辺に沿って垂直な x, y 測定によって測定されます。
3.4.1.19
バッファ層
<2D マテリアル> 基板と所望の特性を表示する 2D マテリアル (3.1.1.1) の間のマテリアルの 層 (3.1.1.8)
注記 1:バッファ層は、基板や必要な 2D 材料 (3.1.1.1) と比較して異なる特性を持つことが多く、それらの間の結晶構造の違いに対応するためによく使用されます。
3.4.1.20
ストーンウェールズ欠陥
<2D 材料> π 結合した 2 つの炭素原子の結合性の変化を伴う結晶欠陥。結合の中点に対して 90°回転し、隣接する 4 つの 6 員炭素環が 2 つの 5 員環に変化します。員環と 2 つの 7 員環
3.4.2 2D 材料の特性と化学的性質に関連する用語
3.4.2.1
表面の汚染
そのサンプルや調査対象のプロセスに特徴的ではない、または元の表面や調査対象のプロセス以外の特定の環境にサンプルをさらすことによって生じた、サンプル表面上の一般に望ましくない物質。
注記 1:一般的な表面汚染物質は炭化水素と水です。これらや環境との局所的な反応により、さまざまな酸化やその他の生成物が生じる可能性があります。
[出典:ISO 18115‑1:2023, 5.16]
3.4.2.2
転写残留物
<2D 材料> 2D 材料 (3.1.1.1) をある基板から別の基板に転写した後に残る 表面汚染 (3.4.2.1)
注記 1: 例としては、金属触媒上で CVD (3.2.1.1) によって成長させたグラフェンを別の基板に転写するために使用される犠牲ポリマーによって残される、望ましくない表面汚染が挙げられます。
3.4.2.3
ドーピング
特性を変更する目的で、ホスト材料にさまざまな材料を大量に追加する
[出典:IEC 62341‑1‑2, 第 2.0 版、2.2.10]
3.4.2.4
化学ドーピング
<2D 材料> 2D 材料の組成とは異なる化学種の曝露による 2D 材料 (3.1.1.1 ) のドーピング (3.4.2.3)
注記 1:これは通常、格子内の原子の置換によって行われます。
注記 2:これは通常、その電子的特性または化学反応性を調整するために行われます。
3.4.2.5
電気化学的ドーピング
<2D 材料> 電気化学的環境への 2D 材料の曝露による 2D 材料 (3.1.1.1 ) のドーピング (3.4.2.3 )
3.4.2.6
基板誘起ドーピング
<2D 材料> 基板の存在による 2D 材料 (3.1.1.1) の ドーピング (3.4.2.3)
3.4.2.7
酸素含有量
<2D素材> 2D素材中の総酸素量(3.1.1.1)
3.4.3 2D 材料の光学的および電気的特性に関連する特性と用語
3.4.3.1
基板干渉の影響
<2D マテリアル> 観察される干渉色の変化により、特定の厚さの酸化 層 (3.1.1.8) を持つシリコン基板上で単層から数層の 2D マテリアル (3.1.1.1) を識別できるようにする効果
3.4.3.2
異常量子ホール効果
材料の磁化に直接依存する量子化ホール抵抗率への寄与
注記 1:通常の量子ホール効果よりもはるかに大きいことがよくあります。
3.4.3.3
分数量子ホール効果
ホールコンダクタンスがe 2/ h の分数倍で量子化される物理現象
注記 1:量e 2/ h は、コンダクタンスの量子 (コンダクタンス量子) G 0の半分です。
参考文献
| 1 | ISO 18115-1:2023, 表面化学分析 - 語彙 - Part 1: 一般用語と分光法で使用される用語 |
| 2 | ISO 18115-2:2021, 表面化学分析 - 語彙 - Part 2: 走査型プローブ顕微鏡で使用される用語 |
| 3 | ISO 80004-1:2023, ナノテクノロジー — 語彙 — Part 1: 基本語彙 |
| 4 | ISO 80004-3:2020, ナノテクノロジー — 語彙 — Part 3: カーボンナノオブジェクト |
| 5 | ISO/TS 80004-6:2021, ナノテクノロジー — 語彙 — Part 6: ナノオブジェクトの特性評価 |
| 6 | ISO/TS 80004-8:2020, ナノテクノロジー — 語彙 — Part 8: ナノ製造プロセス |
| 7 | ISO/TS 80004-12:2016, ナノテクノロジー — 語彙 — Part 12: ナノテクノロジーにおける量子現象 |
| 8 | IEC 62341-1-2:2014, 有機発光ダイオード (OLED) ディスプレイ - Part 1-2: 用語と文字記号 |
| 9 | IEC/TS 62607-6-10:2021, ナノ製造 - 主要な制御特性 - Part 6-10: グラフェンベースの材料 - シート抵抗: テラヘルツ時間領域分光法 |
| 10 | Partoens B.、 Peeters FM グラフェンからグラファイトへ: K 点周囲の電子構造。物理学。 Rev. B. 2006, 74 p. 075404 |
| 11 | HOF F.、KAMPIOTI K.、HUANG K.、JAILLET C.、DERRÉ A.、POULIN P.、YUSOF H.、WHITE T.、KOZIOL K.、PAUKNER C.、PÉNICAUD A, 黒鉛ナノ粒子の導電性インク持続可能な炭素原料、炭素、 111 、p. 142-149 |
| 12 | Hummers WS, Offeman RE 黒鉛酸化物の調製。アメリカ化学会の雑誌。 1958, 80 (6):1339 |
| 13 | BRUNAUER, S.、EMMETT, PH, および TELLER, E. 多分子層におけるガスの吸着。ジャム。化学学会。 1938, 60 、p. 309. |
| 14 | 国際純粋応用化学連合 (IUPAC)、化学用語大要、 Blackwell Scientific Publications |
Foreword
DEPRECATED:graphene-based material, graphene-material
DEPRECATED:graphene-enhanced
DEPRECATED:graphene-modified
DEPRECATED:graphene-enabled
DEPRECATED:graphene-based
Note 1 to entry: Typically, here the majority of the functional part of the product is composed of GR2M.
Note 2 to entry: In many situations, it is more correct to use a different term such as GR2M-enhanced (3.1.1.12) , GR2M-modified (3.1.1.15) or GR2M-enabled (3.1.1.18) .
Note 3 to entry: Graphene-based is deprecated since the use of graphene-based only applies to the use of single-layer graphene (3.1.2.1) as defined by 3.1.1.20.
3.1.2 Terms related to graphene related 2D materials
3.1.2.1
graphene
graphene layer
single-layer graphene
monolayer graphene
1LG
single layer (3.1.1.8) of carbon atoms with each atom bound to three neighbours in a honeycomb structure
Note 1 to entry: It is an important building block of many carbon nano-objects.
Note 2 to entry: As graphene is a single layer, it is also sometimes called monolayer graphene or single-layer graphene and abbreviated as 1LG to distinguish it from bilayer graphene (2LG) (3.1.2.7) and few-layered graphene (FLG) (3.1.2.11) .
Note 3 to entry: Graphene has edges and can have defects and grain boundaries where the bonding is disrupted.
Note 4 to entry: In situations where the word graphene is used as an adjective, including in terms such as graphene-enabled, the term commonly and incorrectly refers to GR2M (3.1.1.2) and not just to single-layer graphene.
3.1.2.2
graphite
allotropic form of the element carbon, consisting of graphene layers (3.1.2.1) stacked parallel to each other in a three-dimensional, crystalline, long-range order
Note 1 to entry: Adapted from the definition in the IUPAC Compendium of Chemical Terminology.
Note 2 to entry: There are two primary allotropic forms with different stacking arrangements: hexagonal and rhombohedral.
3.1.2.3
nanographite
flake (3.1.1.3) that consists of layers (3.1.1.8) of graphene with a thickness of 11 or more layers, with a total thickness of up to 100 nm
3.1.2.4
graphane
single layer (3.1.1.8) material consisting of a two-dimensional sheet (3.1.1.4) of carbon and hydrogen with the repeating unit of (CH)n
Note 1 to entry: Graphane is the full hydrogenated form of graphene with carbon atoms in the sp3 bonding configuration.
3.1.2.5
perfluorographane
single layer (3.1.1.8) material consisting of a two-dimensional sheet (3.1.1.4) of carbon and fluorine with each carbon atom bonded to one fluorine atom with the repeating unit of (CF)n
Note 1 to entry: Perfluorographane has carbon atoms in the sp3 bonding configuration.
Note 2 to entry: Perfluorographane is sometimes referred to as fluorographene.
3.1.2.6
epitaxial graphene
graphene layer (3.1.2.1) grown on a silicon carbide substrate
Note 1 to entry: Graphene can be grown by epitaxy on other substrates, for example, Ni(111), but these materials are not termed epitaxial graphene.
Note 2 to entry: This specific definition applies only in the field of graphene. In general, the term “epitaxial” refers to the epitaxial growth of a film on a single crystal substrate.
3.1.2.7
bilayer graphene
2LG
two-dimensional material (3.1.1.1) consisting of two well-defined stacked graphene layers (3.1.2.1)
Note 1 to entry: If the stacking registry is known, it can be specified separately, for example, as “Bernal stacked bilayer graphene”.
3.1.2.8
twisted bilayer graphene
turbostratic bilayer graphene
tBLG
t2LG
two-dimensional material (3.1.1.1) consisting of two well-defined graphene layers (3.1.2.1) that are turbostratically stacked, with a relative stacking angle (3.4.1.14) , also known as commensurate rotation, rather than Bernal (hexagonal) (3.4.1.12) or rhombohedral stacking (3.4.1.13)
3.1.2.9
twisted few-layer graphene
t(n+m)LG
two-dimensional material (3.1.1.1) consisting of a few-layers of graphene of n Bernal stacked layers (3.1.1.8) which are situated with a relative stacking angle (3.4.1.14) upon m Bernal stacked layers
3.1.2.10
trilayer graphene
3LG
two-dimensional material (3.1.1.1) consisting of three well-defined stacked graphene layers (3.1.2.1)
Note 1 to entry: If the stacking registry is known, it can be specified separately, for example, as “twisted trilayer graphene”.
3.1.2.11
few-layer graphene
FLG
two-dimensional material (3.1.1.1) consisting of three to ten well-defined stacked graphene layers (3.1.2.1)
3.1.2.12
graphene nanoplatelet
GNP
nanoplate (3.1.1.5) consisting of graphene layers (3.1.2.1)
Note 1 to entry: GNPs typically have a thickness of between 1 nm to 3 nm and lateral dimensions ranging from approximately 100 nm to 100 µm.
3.1.2.13
turbostratic few-layer graphene particle
tFLG particle
minute, non-planar piece of matter with defined physical boundaries consisting of multiple single-layer, bilayer or few-layer graphene stacks at different orientations to each other which can have random and varying stacking angles
Note 1 to entry: These are primary particles and are typically produced through bottom-up production. They contain strong covalent bonds as well as weaker Van der Waals forces.
Note 2 to entry: These can be analysed using TEM. An example is shown in Reference [11].
Figure 3 — Example sketch of turbostratic few-layer graphene particle
3.1.2.14
graphite oxide
chemically modified graphite (3.1.2.2) prepared by extensive oxidative modification of the basal planes
Note 1 to entry: The structure and properties of graphite oxide depend on the degree of oxidation and the particular synthesis method.
Note 2 to entry: In powder form, restacking of graphite oxide layers (3.1.1.8) can occur.
3.1.2.15
graphene oxide
GO
chemically modified graphene (3.1.2.1) , with extensive oxidative modification of the basal plane
Note 1 to entry: Graphene oxide is a single-layer material with a high oxygen content (3.4.2.7) , typically characterized by O/C atomic ratios of approximately 0,5 (C/O ratios of approximately 2,0) depending on the method of synthesis.
Note 2 to entry: Graphene oxide is predominately prepared by oxidation and exfoliation of graphite.
Note 3 to entry: Oxidative modification can also occur at the edges.
Note 4 to entry: Restacking of graphene oxide can occur. Therefore, care must be taken when preparing samples or products from highly concentrated liquid dispersions as this can lead to agglomeration and aggregation of the primary particles, which are a single-layer.
3.1.2.16
reduced graphene oxide
rGO
reduced oxygen content (3.4.2.7) form of graphene oxide (3.1.2.15)
Note 1 to entry: This can be produced by chemical, thermal, microwave, photo-chemical, photo-thermal or microbial or bacterial methods, or by exfoliating reduced graphite oxide.
Note 2 to entry: If graphene oxide was fully reduced, then graphene would be the product. However, in practice, some oxygen containing functional groups will remain and not all sp3 bonds will return back to sp2 configuration. Different reducing agents will lead to different carbon to oxygen ratios and different chemical compositions in reduced graphene oxide.
Note 3 to entry: It can take the form of several morphological variations such as platelets and worm-like structures.
Note 4 to entry: The O/C atomic ratio is approximately 0,1 to 0,5 (C/O ratio 2 to 10).
3.1.2.17
functionalization
process that intentionally alters the surface chemical properties through a distinct chemical process
Note 1 to entry: Functionalized material should be referred to as"functionalized X" ここで, X refers to the material such as graphene, graphene nanoplatelet, etc.
3.1.2.18
functionalized graphene nanoplatelets
functionalized GNPs
graphene nanoplatelets (3.1.2.12) that have had their surface chemical properties intentionally altered through a distinct chemical process
3.1.3 Terms related to other 2D materials
3.1.3.1
MXene
two-dimensional metal carbides and nitrides, with a structure consisting of two or more atomic planes of transition metal (M) atoms packed into a honeycomb-like 2D lattice, that are intervened by either carbon or nitrogen layers (X atoms), or both, occupying the octahedral sites between the adjacent transition metal atomic planes
Note 1 to entry: Oxygen can also be present in the X sites in some MXenes as oxycarbides or oxynitrides.
3.1.3.2
transition metal dichalcogenide
TMDC
TMD
semiconducting two-dimensional material (3.1.1.1) consisting of three atomic planes: a central one with transition metal atoms between two planes of chalcogen atoms, in a honeycomb, hexagonal lattice with threefold symmetry
Note 1 to entry: Examples of TMDs include MoS2, WS2, MoSe2, Wse2, MoTe2.
3.1.3.3
silicene
two-dimensional material (3.1.1.1) consisting of a single layer (3.1.1.8) of silicon atoms with each atom bound to three neighbours in a honeycomb structure
Note 1 to entry: A 2D layer of silicene is not completely flat, but instead has a corrugated morphology.
3.1.3.4
germanene
two-dimensional material (3.1.1.1) consisting of a single layer (3.1.1.8) of germanium atoms with each atom bound to three neighbours in a honeycomb structure
Note 1 to entry: A 2D layer of germanene is not completely flat, but instead has a corrugated morphology.
3.1.3.5
stanene
two-dimensional material (3.1.1.1) consisting of a single layer (3.1.1.8) of tin atoms with each atom bound to three neighbours in a honeycomb structure
Note 1 to entry: A 2D layer of stanene is not completely flat, but instead has a corrugated morphology.
3.1.3.6
phosphorene
two-dimensional material (3.1.1.1) consisting of a single layer (3.1.1.8) of black phosphorus, consisting of phosphorus atoms each bound to three neighbours in a quadrangular pyramid structure via sp3 hybridisation
3.1.3.7
2D heterostructure
two-dimensional material (3.1.1.1) consisting of two or more well-defined layers (3.1.1.8) of different 2D materials
Note 1 to entry: These can be stacked together in-plane or out-of-plane.
3.1.3.8
2D vertical heterostructure
two-dimensional material (3.1.1.1) consisting of two or more well-defined layers (3.1.1.8) of different 2D materials that are stacked out-of-plane
Note 1 to entry: This is sometimes referred to as a van der Waals heterostructure.
3.1.3.9
2D in-plane heterostructure
2D lateral heterostructure
two-dimensional material (3.1.1.1) consisting of two or more well-defined layers (3.1.1.8) of different 2D materials that are bonded to each other in the in-plane direction
3.2 Terms related to methods for producing 2D materials
3.2.1 Graphene and related 2D material production
3.2.1.1
top-down production
<2D material> process to create two-dimensional materials (3.1.1.1) from larger objects
Note 1 to entry: These processes typically involve energy in different forms in order to exfoliate the layers (3.1.1.8) apart.
Note 2 to entry: For graphene related 2D materials, graphite is the starting material.
3.2.1.2
bottom-up production
<2D material> process to create two-dimensional materials (3.1.1.1) from smaller fundamental units
Note 1 to entry: For graphene related 2D materials, many of these processes use carbon-rich gases and high temperatures.
3.2.1.3
chemical vapour deposition
CVD
deposition of a solid material onto a substrate by chemical reaction of a gaseous precursor or mixture of precursors, commonly initiated by heat
[SOURCE:ISO/TS 80004‑8:2020, 8.2.4]
3.2.1.4
metal organic chemical vapour deposition
MOCVD
chemical vapour deposition (3.2.1.3) by chemical reaction of a precursor or mixture of precursors, including typically one metalorganic, without the need of a catalyst substrate
Note 1 to entry: The material is typically deposited straight onto a semiconductor substrate.
3.2.1.5
plasma-enhanced chemical vapour deposition
PECVD
chemical vapour deposition (3.2.1.3) with chemical reaction rates enhanced by using plasma
Note 1 to entry: This allows deposition at lower temperatures than conventional CVD.
3.2.1.6
roll-to-roll production
R2R production
<2D material> CVD growth of a 2D material(s) (3.1.1.1) upon a continuous substrate that is processed as a rolled sheet (3.1.1.4) , often including transfer of a 2D material(s) to a separate substrate
3.2.1.7
mechanical exfoliation
<2D material> detachment of individual 2D material (3.1.1.1) layers (3.1.1.8) from the body of a material via mechanical methods
Note 1 to entry: There are a number of different methods to achieve mechanical exfoliation. One method is via peeling (also called the scotch tape method), mechanical cleavage or micromechanical exfoliation and cleavage. Another method is via dry-media ball milling.
3.2.1.8
liquid-phase exfoliation
<2D material> exfoliation of 2D materials (3.1.1.1) from the bulk layered material in a solvent through hydrodynamic shear-forces
Note 1 to entry: The solvent can be aqueous, organic or ionic liquid.
Note 2 to entry: A surfactant can be used in aqueous dispersions to enable or promote exfoliation and increase stability of the dispersion.
Note 3 to entry: The shear forces can be generated by various methods including ultrasonic cavitation or high-shear mixing.
3.2.1.9
growth on silicon carbide
production of graphene layers (3.1.2.1) through controlled high temperate heating of a silicon carbide substrate to sublimate the silicon atoms near the surface of the substrate, leaving graphene
Note 1 to entry: Graphene can be grown on the carbon-side or silicon-side of the SiC substrate with variations in the resulting number of and stacking of graphene layers.
Note 2 to entry: The product is typically called epitaxial graphene (3.1.2.6) .
3.2.1.10
graphene precipitation
production of graphene layers (3.1.2.1) on the surface of a metal, through heating and segregation of the carbon present within the metal substrate to the surface
Note 1 to entry: Carbon impurities or dopants within the bulk of the metal can be fortuitous or deliberately introduced.
3.2.1.11
chemical synthesis
<graphene> bottom-up graphene production route using small organic molecules that become linked into carbon rings through surface-mediated reactions and elevated temperatures
3.2.1.12
alcohol precursor growth
<graphene> growth of graphene (3.1.2.1) by introducing an alcohol precursor into a high temperature environment to decompose the alcohol and form graphene
3.2.1.13
molecular beam epitaxy
MBE
process of growing single crystals in which beams of atoms or molecules are deposited on a single-crystal substrate in vacuum, giving rise to crystals whose crystallographic orientation is in registry with that of the substrate
Note 1 to entry: The beam is defined by allowing the vapour to escape from the evaporation zone to a high vacuum zone through a small orifice.
Note 2 to entry: Structures with nanoscale features can be grown in this method by exploiting strain, e.g. InAs dots on GaAs substrate.
[SOURCE:ISO/TS 80004‑8:2020, 8.2.13]
3.2.1.14
anodic bonding
<graphene> production of graphene layers (3.1.2.1) on a substrate using a graphite precursor in flake (3.1.1.3) form, which is bonded to glass using an electrostatic field and then cleaved off
3.2.1.15
laser ablation
erosion of material from the surface of a target using energy from a pulsed laser
Note 1 to entry: Laser ablation is a method of producing nanoscale and microscale features on a surface.
[SOURCE:ISO/TS 80004‑8:2020, 8.3.15, modified — Minor rewording.]
3.2.1.16
photoexfoliation
detachment of (part of) a layer (3.1.1.8) of a 2D material (3.1.1.1) due to irradiation of a laser beam
Note 1 to entry: For graphene layers (3.1.2.1) , this method does not induce evaporation or sublimation of the carbon atoms as with laser ablation (3.2.1.15) .
3.2.1.17
exfoliation via chemical intercalation
<2D materials> production of single or few-layers of 2D materials (3.1.1.1) by insertion of chemical species between the layers of a thicker layered material, followed by immersion in a liquid combined with the application of mechanical or thermal energy
3.2.1.18
electrochemical exfoliation
<graphene> production of graphene (3.1.2.1) using an ionically conductive solution (electrolyte) and a direct current power source to prompt the structural changes and exfoliation of the graphitic precursor used as the electrode in order to form layers (3.1.1.8) of graphene
Note 1 to entry: This method offers the potential to use environmentally benign chemicals, with elimination of harsh oxidisers and reducers, relatively fast fabrication rates, and high mass production potential at ambient pressure and temperature.
3.2.1.19
graphite oxidation
production of graphite oxide (3.1.2.14) from graphite (3.1.2.2) in a solution using very strong oxidizers
Note 1 to entry: There are a number of different methods used to produce graphite or graphene oxide (3.1.2.15) ; these include methods from Hummers, Brodie, Staudenmaier, and Marcano-Tour [modified version of Hummers' method (3.2.1.20) ].
3.2.1.20
Hummers’ method
production of graphene oxide (3.1.2.15) from graphite (3.1.2.2) in a sodium nitrate and sulfuric acid solution after the addition of potassium permanganate
Note 1 to entry: This method is described in Reference [12].
3.2.1.21
thermal exfoliation of graphite oxide
production of reduced graphene oxide (3.1.2.14) after the introduction of oxygen-containing functional groups between the graphene layers (3.1.2.1) in graphite (3.1.2.2) and heating, decomposing the introduced species and generation of gases, thus exfoliating the resulting reduced graphene oxide layers (3.1.1.8)
Note 1 to entry: Thermal exfoliation and reduction of graphite oxide (3.1.2.14) occur at the same time.
3.2.1.22
gas phase synthesis
<GR2M> production of GR2M (3.1.1.2) by introducing a carbon precursor into a high temperature gas environment
3.2.1.23
atomic layer deposition
ALD
process of fabricating uniform conformal films through the cyclic deposition of material through self-terminating surface reactions that enable thickness control at the atomic scale
Note 1 to entry: This process often involves the use of at least two sequential reactions to complete a cycle that can be repeated several times to establish a desired thickness.
[SOURCE:ISO/TS 80004‑8:2020, 8.2.2]
3.2.1.24
pyrolysis
<GR2M> irreversible chemical decomposition of organic matter to create GR2M (3.1.1.2) due to an increase in temperature without oxidation
Note 1 to entry: This process also requires a separation step in order to separate the GR2M from other materials present.
[SOURCE:ISO 4880:1997, 53, modified, — Note 1 to entry and"organic matter to create GR2M" have been added.]
3.2.1.25
detonation
<GR2M> ignition of a carbon-containing gas that results in the formation of GR2M (3.1.1.2) particles.
Note 1 to entry: The GR2M is sometimes produced as a by-product of the process to create another material, such as hydrogen.
3.2.2 Nanoribbon production
3.2.2.1
carbon nanotube unzipping
method to produce a graphene nanoribbon (3.1.1.7) by splitting a carbon nanotube along its long axis
3.2.2.2
templated growth on SiC
method to produce a graphene nanoribbon (3.1.1.7) using a long narrow mask and subsequent growth on silicon carbide (3.2.1.9)
3.2.2.3
templated CVD growth
method to produce a graphene nanoribbon (3.1.1.7) using a long narrow mask and CVD (3.2.1.3)
3.2.2.4
bottom-up precursor growth
method to produce a graphene nanoribbon (3.1.1.7) using surface-assisted coupling of molecular precursors and subsequent cyclodehydrogenation
3.2.2.5
electron beam lithographic patterning
method to produce a graphene nanoribbon (3.1.1.7) through a top-down approach using electron beam lithography followed by etching to produce the nanoribbon from a graphene layer (3.1.2.1)
3.2.2.6
ion beam lithographic patterning
method to produce a graphene nanoribbon (3.1.1.7) through a top-down approach using a controlled ion beam to etch the nanoribbon from a graphene layer (3.1.2.1)
3.3 Terms related to methods for characterizing 2D materials
3.3.1 Structural characterization methods
3.3.1.1
scanning-probe microscopy
SPM
method of imaging surfaces by mechanically scanning a probe over the surface under study, in which the concomitant response of a detector is measured
Note 1 to entry: This generic term encompasses many methods, including atomic force microscopy (AFM) (3.3.1.2) , scanning near field optical microscopy (SNOM), scanning ion conductance microscopy (SICM) and scanning tunnelling microscopy (STM) (3.3.1.3) .
Note 2 to entry: The resolution varies from that of STM ここで, individual atoms can be resolved, to scanning thermal microscopy (SThM) in which the resolution is generally limited to around 1 μm.
[SOURCE:ISO 18115‑2:2021, 3.1.30]
3.3.1.2
atomic force microscopy
AFM
method for imaging surfaces by mechanically scanning their surface contours, in which the deflection of a sharp tip sensing the surface forces, mounted on a compliant cantilever, is monitored
Note 1 to entry: AFM can provide a quantitative height image of both insulating and conducting surfaces.
Note 2 to entry: Some AFM instruments move the sample in the x-, y- and z-directions while keeping the tip position constant and others move the tip while keeping the sample position constant.
Note 3 to entry: AFM can be conducted in vacuum, a liquid, a controlled atmosphere or air. Atomic resolution can be attainable with suitable samples with sharp tips and by using an appropriate imaging mode.
Note 4 to entry: Many types of force can be measured, such as the normal forces or the lateral, friction or shear force. When the latter is measured, the technique is referred to as lateral, frictional or shear force microscopy. This generic term encompasses all of these types of force microscopy.
Note 5 to entry: AFMs can be used to measure surface normal forces at individual points in the pixel array used for imaging.
Note 6 to entry: For typical AFM tips with radii < 100 nm, the normal force should be less than about 0,1 μN, depending on the sample material or irreversible surface deformation and whether excessive tip wear occurs.
[SOURCE:ISO 18115‑2:2021, 3.1.2]
3.3.1.3
scanning tunnelling microscopy
STM
SPM mode for imaging conductive surfaces by mechanically scanning a sharp, voltage-biased, conducting probe tip over their surface, in which the data of the tunnelling current and the tip-surface separation are used in generating the image
Note 1 to entry: STM can be conducted in vacuum, a liquid or air. Atomic resolution can be achieved with suitable samples and sharp probes and can, with ideal samples, provide localized bonding information around surface atoms.
Note 2 to entry: Images can be formed from the height data at a constant tunnelling current or the tunnelling current at a constant height or other modes at defined relative potentials of the tip and sample.
Note 3 to entry: STM can be used to map the densities of states at surfaces or, in ideal cases, around individual atoms. The surface images can differ significantly, depending on the tip bias, even for the same topography.
[SOURCE:ISO 18115‑2:2021, 3.1.34]
3.3.1.4
scanning electron microscopy
SEM
method that examines and analyses the physical information (such as secondary electron, backscattered electron, absorbed electron and X-ray radiation) obtained by generating electron beams and scanning the surface of the sample in order to determine the structure, composition and topography of the sample
[SOURCE:ISO/TS 80004‑6:2021, 4.5.5]
3.3.1.5
transmission electron microscopy
TEM
method that produces magnified images or diffraction patterns of the sample by an electron beam which passes through the sample and interacts with it
[SOURCE:ISO/TS 80004‑6:2021, 4.5.6]
3.3.1.6
Raman spectroscopy
spectroscopy in which the radiation emitted from a sample illuminated with monochromatic radiation is characterized by an energy loss or gain arising from rotational, vibrational or phonon excitations
[SOURCE:ISO 18115‑2:2021, 5.128 and 5.129, modified — Definitions have been combined and reworded.]
3.3.1.7
photoluminescence spectroscopy
PL spectroscopy
spectroscopy of adsorbed and re-radiated photons
[SOURCE:ISO/TS 80004‑6:2021, 5.4]
3.3.1.8
X-ray diffraction
XRD
technique to obtain crystallographic information about a sample by observing the diffraction pattern due to an X-ray beam hitting a sample
Note 1 to entry: The method can be used to estimate the size of coherent scattering regions, and phase composition of materials incorporating nano-objects.
[SOURCE:ISO/TS 80004‑6:2021, 6.3.1]
3.3.1.9
low energy electron microscopy
LEEM
method that examines surfaces where either images or diffraction patterns of the surfaces, or both, are formed by low-energy elastically backscattered electrons generated by a non-scanning electron beam
Note 1 to entry: The method is typically used for the imaging and analysis of very flat, clean surfaces.
Note 2 to entry: Low energy electrons have energies typically in the range 1 eV to 100 eV.
[SOURCE:ISO/TS 80004‑6:2021, 4.5.8]
3.3.1.10
low energy electron diffraction
LEED
method to determine the surface structure of single-crystalline materials by bombardment with a collimated beam of low energy electrons and the observation of the diffracted electrons
Note 1 to entry: The interatomic distances can be determined by measuring the distance between the observed spots in the diffracted electron pattern.
3.3.1.11
Brunauer–Emmett–Teller method
BET method
method for the determination of the total specific external and internal surface area of disperse powders and/or porous solids by measuring the amount of physically adsorbed gas utilizing the model developed by Brunauer, Emmett and Teller for interpreting gas adsorption isotherms
Note 1 to entry: The method originates from Reference [13].
Note 2 to entry: The BET method is applicable only to adsorption isotherms of type II (disperse, nonporous or macroporous solids) and type IV (mesoporous solids, pore diameter between 2 nm and 50 nm). Inaccessible pores are not detected. The BET method cannot reliably be applied to solids that absorb the measuring gas.
[SOURCE:ISO/TS 80004-6:2021, 4.6.3]
3.3.2 Chemical characterization methods
3.3.2.1
Auger electron spectroscopy
AES
method in which an electron spectrometer is used to measure the energy distribution of Auger electrons emitted from a surface
Note 1 to entry: An electron beam in the energy range 2 keV to 30 keV is often used for excitation of the Auger electrons. Auger electrons can also be excited with X-rays, ions and other sources, but the term Auger electron spectroscopy, without additional qualifiers, is usually reserved for electron-beam-induced excitation. Where an X-ray source is used, the Auger electron energies are referenced to the Fermi level but ここで, an electron beam is used, the reference may either be the Fermi level or the vacuum level. Spectra conventionally may be presented in the direct or differential forms.
[SOURCE:ISO/TS 80004‑6:2021, 5.16]
3.3.2.2
X-ray photoelectron spectroscopy
XPS
method in which an electron spectrometer is used to measure the energy distribution of photoelectrons and Auger electrons emitted from a surface irradiated by X-ray photons
Note 1 to entry: X-ray sources in common use are unmonochromated Al Kα and Mg Kα X-rays at 1 486,6 eV and 1 253,6 eV, respectively. Modern instruments also use monochromated Al Kα X-rays. Some instruments make use of various X-ray sources with other anodes or of synchrotron radiation.
[SOURCE:ISO/TS 80004‑6:2021, 5.19]
3.3.2.3
electron energy loss spectroscopy
EELS
method in which an electron spectrometer measures the energy spectrum of electrons from a nominally monoenergetic source emitted after inelastic interactions with the sample, often exhibiting peaks due to specific inelastic loss processes
Note 1 to entry: The spectrum obtained using an incident-electron beam of about the same energy as in Auger electron spectroscopy (AES) (3.3.2.1) orX-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (3.3.2.2) peak approximates to the energy loss spectrum associated with that peak.
Note 2 to entry: The electron energy loss spectrum, measured with an incident-electron beam, is a function of the beam energy, the angle of incidence of the beam, the angle of emission and the electronic properties of the sample.
[SOURCE:ISO/TS 80004‑6:2021, 5.14]
3.3.2.4
energy-dispersive X-ray spectroscopy
EDS
EDX
X-ray spectrometry in which the energy of individual photons are measured by a parallel detector and used to build up a histogram representing the distribution of X-rays with energy
[SOURCE:ISO/TS 80004‑6:2021, 5.22]
3.3.2.5
thermo gravimetric analysis
TGA
method in which the change in mass of a sample is measured as a function of temperature while the sample is subjected to a controlled temperature programme
[SOURCE:ISO/TS 80004‑6:2021, 6.1.2]
3.3.2.6
inductively coupled plasma mass spectrometry
ICP-MS
analytical technique comprising a sample introduction system, an inductively coupled plasma source for ionization of the analytes, a plasma or vacuum interface and a mass spectrometer comprising an ion focusing, separation and detection system
[SOURCE:ISO/TS 80004‑6:2021, 5.23]
3.3.3 Electrical characterization methods
3.3.3.1
four-terminal sensing
four point probe method
method to measure electrical sheet (3.1.1.4) resistance, impedance or conductivity of thin films that uses separate pairs of current-carrying and voltage-sensing electrodes
Note 1 to entry: This method is fast, repositionable and local.
3.3.3.2
graphene Hall bar setup
graphene layer (3.1.2.1) with appropriate contacts positioned to measure the Hall effect
3.3.3.3
Kelvin-probe force microscopy
KPFM
dynamic-mode AFM using a conducting probe tip to measure spatial or temporal changes in the relative electric potentials of the tip and the surface
Note 1 to entry: Changes in the relative potentials reflect changes in the surface work function.
[SOURCE:ISO 18115‑2:2021, 3.1.12]
3.3.3.4
ultraviolet photoelectron spectroscopy
UPS
method in which an electron spectrometer is used to measure the energy distribution of photoelectrons emitted from a surface irradiated by ultraviolet photons
Note 1 to entry: Ultraviolet sources in common use include various types of discharges that can generate the resonance lines of various gases (e.g. the He I and He II emission lines at energies of 21,2 eV and 40,8 eV, respectively). For variable energies, synchrotron radiation is used.
Note 2 to entry: Angle-resolved UPS is termed ARPES.
[SOURCE:ISO 18115‑1:2023, 11.8]
3.3.3.5
angle resolved photoemission spectroscopy
ARPES
UPS method (3.3.3.4) in which the angular distribution of photoelectrons emitted from a surface is used to study the electronic properties of the surface
3.3.3.6
photoelectron emission microscopy
PEEM
method of imaging the energy resolved spatial distribution of the photoemission signal with high spatial (50 nm) and spectroscopic (100 meV) resolution
Note 1 to entry: Similar to ARPES, but with high spatial resolution (approximately 50 nm). The spectroscopic resolution is approximately 100 meV.
Note 2 to entry: Laboratory ultraviolet and X-ray sources may be used. For variable energies, synchrotron radiation is used.
3.3.3.7
non-contact microwave method
method to measure surface conductance or, equivalently, sheet (3.1.1.4) resistance by resonant cavity involves monitoring the resonant frequency shift and change in the quality factor before and after insertion of the specimen into the cavity in a quantitative correlation with the specimen surface area
Note 1 to entry: This method is fast and non-contacting.
3.3.3.8
terahertz time-domain spectroscopy
THz-TDS
method to measure the complex-valued dielectric function or conductivity of a material in the terahertz (THz) frequency range (typically 0,1 THz to 5 THz) by the measurement of the temporal shape of an electromagnetic pulse with a duration in the range of picosecond, either reflected from or transmitted through the sample
Note 1 to entry: The amplitude and phase of the frequency components of the signal are compared to those of a reference signal, and can be related to the complex refractive index, permittivity or conductivity of the sample.
[SOURCE:IEC/TS 62607-6-10:2021, 3.3.1]
3.3.3.9
eddy current measurement
method to measure the induced current circulating along closed paths within a substance
3.4 Terms related to 2D materials characteristics
3.4.1 Characteristics and terms related to structural and dimensional properties of 2D materials
3.4.1.1
defect
<2D material> local deviation from regularity in the crystal lattice of a 2D material (3.1.1.1)
3.4.1.2
point defect
<2D material> defect (3.4.1.1) that occurs only at or around a single lattice point of a 2D material (3.1.1.1)
Note 1 to entry: Point defects generally involve, at most, a few missing, dislocated or different atoms creating a vacancy or vacancies, extra atoms (interstitial defects) or replaced atoms.
3.4.1.3
vacancy defect
<2D material> defect (3.4.1.1) due to one or more missing atoms of a 2D material layer (3.1.1.8)
3.4.1.4
substitution defect
<2D material> defect (3.4.1.1) due to an atom of the repeating lattice being replaced by a different atom in a 2D material (3.1.1.1)
3.4.1.5
line defect
<2D material> defect (3.4.1.1) that occurs along an atomic line causing a dislocation of a row in a 2D material (3.1.1.1)
3.4.1.6
planar defect
<2D material> defect (3.4.1.1) occurring in the stacking sequence of the layers (3.1.1.8) of a 2D material (3.1.1.1)
3.4.1.7
sp3 bonded adatom defect
<graphene> defect (3.4.1.1) due to an additional atom being present out-of-plane of the graphene layer (3.1.2.1) , resulting in an sp3 hybridized carbon atom or atoms
3.4.1.8
grain boundary
<2D material> in-plane interface between two or more crystalline domains of a 2D material (3.1.1.1) where the crystallographic direction of the lattice changes
3.4.1.9
dislocation defect
<2D material> defect due to a deviation in the position of atoms relative to one another from a repeating lattice in a 2D material (3.1.1.1)
3.4.1.10
level of disorder
<GR2M, Raman spectroscopy> quantification of the disorder present in a GR2M (3.1.1.2) given by the ratio of the Raman D peak and G peak intensities as measured by Raman spectroscopy, representing a combination of the amount, size and type of defects
Note 1 to entry: This can be method dependant where different instrument configurations can give different results.
Note 2 to entry: The peak intensities can be measured using area or height depending on which is most relevant.
3.4.1.11
alignment
<2D material> description of the form of stacking between 2D layers (3.1.1.8)
Note 1 to entry: Examples are Bernal stacking (3.4.1.12) , rhombohedral stacking (3.4.1.13) , turbostratic stacking (3.4.1.15) .
3.4.1.12
Bernal stacking
AB stacking
hexagonal stacking
<2D material> stacking of 2D material (3.1.1.1) layers (3.1.1.8) on top of one another in such a way that the neighbouring layers only have half of their atoms positioned equivalently in the out of plane direction with every third layer located in the same position in the out of plane axis
Note 1 to entry: The second layer is horizontally displaced with respect to the first layer by half a lattice constant.
3.4.1.13
rhombohedral stacking
ABC stacking
<2D material> stacking of 2D material (3.1.1.1) layers (3.1.1.8) consisting of three repeating layers where the second layer is displaced in plane with respect to the first layer by half a lattice constant, and the third layer is horizontally displaced in the same direction, thus every fourth layer is located in the same position in the vertical axis
Note 1 to entry: The three-layer system can repeat. The layers are stacked on top of one another in the vertical axis in such a way that the neighbouring layers only have half of their atoms positioned equivalently.
3.4.1.14
stacking angle
<2D material> angle measured in the horizontal plane between the orientations of two layers (3.1.1.8) of a 2D material (3.1.1.1) that are stacked vertically on top of one another
3.4.1.15
turbostratic stacking
<2D material> stacking of layers (3.1.1.8) of 2D materials (3.1.1.1) that cannot be described as Bernal (3.4.1.12) or rhombohedral stacking (3.4.1.13) , instead having a relative stacking angle (3.4.1.14) between the layers and which does not allow to develop atomic plane families other than that parallel to the basal plane, because the stacked layers exhibit a relative and random rotational angle or commensurate rotation between the layers
Note 1 to entry: Correspondingly, the only diffraction peaks with three Miller indices seen in XRD (3.3.1.8) patterns are 001 peaks (002, 004, etc.); the others are 2-indices only (typically 10 and 11).
3.4.1.16
magic angle
<graphene> stacking angle of 1,1ᵒ between two graphene layers to exhibit new electronic properties, namely superconductivity
Note 1 to entry: Two graphene layers at this angle can be considered twisted bilayer graphene (3.1.2.8) with a stacking angle (3.4.1.14) of 1,1ᵒ.
Note 2 to entry: This creates a moiré pattern that repeats over a length scale much longer than that of the graphene’s crystal structure.
3.4.1.17
domain size
<2D material> lateral dimensions of a single coherent crystalline region within a layer (3.1.1.8) of a 2D material (3.1.1.1)
Note 1 to entry: The terms"grain size" and"crystallite size" are synonymous with the term"domain size".
Note 2 to entry: If the domain is approximately circular, then this is typically measured using an equivalent circular diameter or, if not, via x, y measurements along and perpendicular to the longest side.
Note 3 to entry: If an equivalent circular diameter is used, then the term is similar to the crystallite diameter (La) which describes the lateral size of a crystal or crystallite region, for example, as measured by X-ray diffraction (3.3.1.8) or Raman spectroscopy (3.3.1.6) .
3.4.1.18
lateral size
flake size
<2D material> lateral dimensions of a 2D material (3.1.1.1) flake (3.1.1.3)
Note 1 to entry: If the flake is approximately circular then this is typically measured using an equivalent circular diameter or, if not, via x, y measurements along and perpendicular to the longest side.
3.4.1.19
buffer layer
<2D material> layer (3.1.1.8) of material between the substrate and the 2D material (3.1.1.1) displaying the desired properties
Note 1 to entry: The buffer layer often possesses different properties compared to the substrate and the required 2D material (3.1.1.1) and is often used to accommodate the difference in the crystallographic structures between them.
3.4.1.20
Stone-Wales defect
<2D material> crystallographic defect that involves the change of connectivity of two π-bonded carbon atoms, leading to their rotation by 90° with respect to the midpoint of their bond, hence four adjacent six-membered carbon rings are changed into two five-membered rings and two seven-membered rings
3.4.2 Characteristics and terms related to chemical properties of 2D materials
3.4.2.1
surface contamination
material, generally unwanted, on the sample surface which either is not characteristic of that sample and any process investigated or has arisen from exposure of the sample to particular environments other than those relevant for the original surface or the process to be studied
Note 1 to entry: Common surface contaminants are hydrocarbons and water. Local reactions with these and the environment can lead to a wide range of oxidation and other products.
[SOURCE:ISO 18115‑1:2023, 5.16]
3.4.2.2
transfer residue
<2D material> surface contamination (3.4.2.1) that is left after the transfer of a 2D material (3.1.1.1) from one substrate to another
Note 1 to entry: An example is the unwanted surface contamination that is left due to sacrificial polymer used to transfer graphene grown by CVD (3.2.1.1) on a metal catalyst to a different substrate.
3.4.2.3
doping
addition of a quantity of different material to the host material with a view to modifying properties
[SOURCE:IEC 62341‑1‑2, ed. 2.0, 2.2.10]
3.4.2.4
chemical doping
<2D material> doping (3.4.2.3) of a 2D material (3.1.1.1) via exposure of chemical species different to that of the composition of the 2D material
Note 1 to entry: This is typically via substitution of atoms in the lattice.
Note 2 to entry: This is typically done to tailor its electronic properties or chemical reactivity.
3.4.2.5
electrochemical doping
<2D material> doping (3.4.2.3) of a 2D material (3.1.1.1) via exposure of the 2D material to an electrochemical environment
3.4.2.6
substrate induced doping
<2D material> doping (3.4.2.3) of a 2D material (3.1.1.1) due to the presence of a substrate
3.4.2.7
oxygen content
<2D material> amount of total oxygen in the 2D material (3.1.1.1)
3.4.3 Characteristics and terms related to optical and electrical properties of 2D materials
3.4.3.1
substrate interference effects
<2D material> effect allowing single- to few-layer 2D materials (3.1.1.1) to be identified on silicon substrates with an oxide layer (3.1.1.8) of certain thicknesses, due to the change in interference colour observed
3.4.3.2
anomalous quantum Hall effect
contribution to the quantized Hall resistivity which depends directly on the magnetization of the material
Note 1 to entry: It is often much larger than the ordinary quantum Hall effect.
3.4.3.3
fractional quantum Hall effect
physical phenomenon in which the Hall conductance is quantized in fractional multiples of e2/h
Note 1 to entry: The quantity e2/h is half of the quantum of conductance (conductance quantum) G0.
Bibliography
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| 2 | ISO 18115-2:2021, Surface chemical analysis — Vocabulary — Part 2: Terms used in scanning-probe microscopy |
| 3 | ISO 80004-1:2023, Nanotechnologies — Vocabulary — Part 1: Core vocabulary |
| 4 | ISO 80004-3:2020, Nanotechnologies — Vocabulary — Part 3: Carbon nano-objects |
| 5 | ISO/TS 80004-6:2021, Nanotechnologies — Vocabulary — Part 6: Nano-object characterization |
| 6 | ISO/TS 80004-8:2020, Nanotechnologies — Vocabulary — Part 8: Nanomanufacturing processes |
| 7 | ISO/TS 80004-12:2016, Nanotechnologies — Vocabulary — Part 12: Quantum phenomena in nanotechnology |
| 8 | IEC 62341-1-2:2014, Organic light emitting diode (OLED) displays - Part 1-2: Terminology and letter symbols |
| 9 | IEC/TS 62607-6-10:2021, Nanomanufacturing - Key control characteristics - Part 6-10: Graphene-based material - Sheet resistance: Terahertz time-domain spectroscopy |
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