一种悬浮二维材料异质结的转移方法技术

本发明专利技术提供了一种悬浮二维材料异质结的转移方法，本发明专利技术先提取一种二维材料，再用此二维材料依次提取其他材料，避免了每层二维材料都与PDMS粘附层以及附着层接触，显著减少PDMS粘附层以及附着层的有机胶膜在二维材料表面的残余。同时本发明专利技术转移方法还可制备悬浮的异质结，在将异质结转移至沟槽形成悬浮结构步骤中没有使用任何溶液，从而避免了液体表面张力的影响。张力的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种悬浮二维材料异质结的转移方法


[0001]本专利技术属于材料转移
，尤其涉及一种悬浮二维材料异质结的转移方法。

技术介绍

[0002]自2004年研究人员成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在之后，人们发现可以通过机械剥离的方式获取二维材料。这之后，其他的二维材料，如二硫化钼、氮化硼、二硒化铌也不断被发现。二维材料的性质与传统块材料的性质有着巨大的差异，其优异的电学性质和力学性质引起了科研人员的广泛关注。无论哪种二维材料，对其性能的研究，或是将其制备成可以工作的器件，往往需要将二维材料转移到特定的目标位置。另外，多种不同二维材料堆叠形成的异质结可以展现出单一材料所不具备的特性，对这些二维材料异质结的研究以及制备基于异质结的器件时，也需要对二维材料进行定点转移和堆叠。因此，定点转移技术是二维材料研究和应用中非常重要的关键技术。目前已经开发的定点转移方法主要可以分为：干法转移方法、湿法转移方法和Pick
‑
up方法。
[0003]在一些特定研究中，需要形成悬浮的二维材料异质结结构，制备成纳米机械振子器件。这种器件在力学传感、质量探测、宏观量子现象等研究领域有着重要应用。在制备悬浮二维材料异质结器件时，往往预先在基片上通过微纳加工的方法制备沟槽，再利用定点转移技术将二维材料异质结转移至基片上。异质结与基片之间的范德瓦尔斯力会使二维材料异质结固定在沟槽两端，形成悬浮结构。在目前已有的转移方法中，干法转移方法无法在特定目标位置逐层堆叠形成悬浮二维材料异质结；湿法转移方法与Pick/>‑
up方法可以实现二维材料异质结的堆叠，然而在转移形成悬浮结构后，需要通过有机溶液溶解用于辅助转移的有机胶。这一步骤中，液体表面张力会破坏悬浮结构，使悬浮结构坍塌。因此开发一种悬浮二维材料异质结的转移方法尤为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种悬浮二维材料异质结的转移方法，本专利技术中的转移方法能够稳定地转移二维材料异质结到基片上，使其悬浮于预先制备的沟槽之上，同时保持材料的性能
[0005]本专利技术提供一种悬浮二维材料异质结的转移方法，包括以下步骤：
[0006]A)将多个待转移的二维材料分别转移至对应基底的表面；
[0007]在基片表面形成附着层，然后使用中间打孔的胶带将所述附着层撕起，贴于表面粘贴有PDMS粘附层的基片上，得到提物片；
[0008]胶带中间的孔与所述PDMS粘附层相对应，且孔的尺寸大于PDMS粘附层的尺寸；
[0009]B)使用提物片裸露的附着层对准并依次提取步骤A)中多个基底表面的二维材料，在所述附着层上形成二维材料异质结；
[0010]C)用胶带将所述附着层撕起与PDMS粘附层分离，翻转所述附着层使所述二维材料异质结附着在所述PDMS粘附层上，然后移除胶带，利用溶剂将附着层溶解去除，得到依次附
着有PDMS粘附层和二维材料异质结的基片；
[0011]D)将依次附着有PDMS粘附层和二维材料异质结的基片上的二维材料异质结转移至沟槽两端，形成悬浮结构。
[0012]优选的，所述待转移的二维材料包括石墨烯、氮化硼、二硫化钼、二硒化钨、二硒化铌、硒化铟、黑磷和三碘化铬中的一种或几种；
[0013]所述步骤A)中的基底为硅/二氧化硅、硅/三氧化二铝或者硅/二氧化硅/三氧化二铝；其中，硅/三氧化二铝指的是下层为硅上层为三氧化二铝的基底，同理，硅/二氧化硅、硅/二氧化硅/三氧化二铝分别是类似结构不同材质的基底。所述基底可以是边长为0.5～5cm的方形。
[0014]在本专利技术中，所述的将多个待转移的二维材料分别转移至对应基底的表面指的是，通过将多层/多种二维材料堆叠形成异质结，需要使用多个基底承载多层二维材料，每个基底上承载一种或一层二维材料。
[0015]所述步骤A)中的基片可以是载玻片，所述载玻片的材质可以是玻璃或石英等透明材质的基片。
[0016]优选的，所述附着层为有机胶层，所述有机胶包括PC、PPC和PMMA中的一种或几种；
[0017]所述胶带为单面胶，具体的，可以使用Scotch 810型号胶带；
[0018]所述PDMS粘附层可以是边长为0.3～3cm的方形。
[0019]优选的，按照以下步骤形成所述附着层：
[0020]将有机胶溶液涂覆在所述基片表面，干燥后形成附着层；
[0021]所述有机胶溶液中的溶剂为氯仿或二氯甲烷，所述有机胶溶液的质量浓度为4～10％。具体的，有机胶的氯仿溶液的质量浓度为4～10％，优选为6～8％，有机胶的二氯甲烷溶液的质量浓度为4～8％，优选为5～7％，更优选为6％。
[0022]优选的，所述步骤A)中，将所述附着层贴于表面粘贴有PDMS粘附层的基片时，以80～115℃的温度加热3～8min，所述加热温度优选为90～110℃，更优选为100～105℃；所述加热的时间优选为4～7min，更优选为5～6min。
[0023]优选的，所述步骤B)中，将提物片加热至70～120℃，进行提取二维材料，更优选为80～110℃，最优选为80～100℃。
[0024]优选的，所述步骤C)中，将附着层加热至160～300℃，优选为180～250℃，更优选为200～220℃，然后移除胶带；然后将剩余的附着层浸入溶剂中，去除剩余附着层；
[0025]所述溶剂为NMP和/或氯仿。
[0026]优选的，所述步骤D)具体为：
[0027]将依次附着有PDMS粘附层和二维材料异质结的基片对准目标基片上的沟槽两端，贴紧后加热至40～80℃，然后缓慢分离，完成二维材料异质结的转移，形成悬浮结构。
[0028]优选的，所述步骤A)中，使用机械剥离的方法将多个待转移的二维材料分别转移至对应基底的表面。所述机械剥离法转移二维材料为本领域的常规方法，本专利技术在此不再赘述。
[0029]优选的，所述步骤A)～D)中的提取和转移过程在光学显微镜下进行。
[0030]所述目标基片上的沟槽按照本领域技术人员常用的方法形成即可，比如通过微纳加工手段在基片上刻蚀的沟槽，或者是通过在基片上蒸镀不同厚度的金属薄膜而形成的沟
槽。
[0031]本专利技术提供了一种悬浮二维材料异质结的转移方法，包括以下步骤：A)将多个待转移的二维材料分别转移至对应基底的表面；在基片表面形成附着层，然后使用中间打孔的胶带将所述附着层撕起，贴于表面粘贴有PDMS粘附层的基片上，得到提物片；胶带中间的孔与所述PDMS粘附层相对应，且孔的尺寸大于PDMS粘附层的尺寸；B)使用提物片裸露的附着层对准并依次提取步骤A)中多个基底表面的二维材料，在所述附着层上形成二维材料异质结；C)用胶带将所述附着层撕起与PDMS粘附层分离，翻转所述附着层使所述二维材料异质结附着在所述PDMS粘附层上，然后移除胶带，利用溶剂将附着层溶解去除，得到依次附着有PDMS粘附层和二维材料异质结的基片；D)将依次附着有PDMS粘附层和二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种悬浮二维材料异质结的转移方法，包括以下步骤：A)将多个待转移的二维材料分别转移至对应基底的表面；在基片表面形成附着层，然后使用中间打孔的胶带将所述附着层撕起，贴于表面粘贴有PDMS粘附层的基片上，得到提物片；胶带中间的孔与所述PDMS粘附层相对应，且孔的尺寸大于PDMS粘附层的尺寸；B)使用提物片裸露的附着层对准并依次提取步骤A)中多个基底表面的二维材料，在所述附着层上形成二维材料异质结；C)用胶带将所述附着层撕起与PDMS粘附层分离，翻转所述附着层使所述二维材料异质结附着在所述PDMS粘附层上，然后移除胶带，利用溶剂将附着层溶解去除，得到依次附着有PDMS粘附层和二维材料异质结的基片；D)将依次附着有PDMS粘附层和二维材料异质结的基片上的二维材料异质结转移至沟槽两端，形成悬浮结构。2.根据权利要求1所述的转移方法，其特征在于，所述待转移的二维材料包括石墨烯、氮化硼、二硫化钼、二硒化钨、二硒化铌、硒化铟、黑磷和三碘化铬中的一种或几种；所述步骤A)中的基底为硅/二氧化硅、硅/三氧化二铝或者硅/二氧化硅/三氧化二铝；所述步骤A)中的基片为玻璃片或石英片。3.根据权利要求1所述的转移方法，其特征在于，所述附着层为有机胶层，所述有机胶包括PC、PPC和PMMA中的一种或几种；所述胶带为单面胶。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋骧骧，马赫，张拙之，秦国铨，郭国平，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：