一种制备图案化单层二维材料的方法技术

本发明专利技术实施例提供一种涉及二维原子晶体材料转移技术领域，具有涉及一种制备图案化单层二维材料的方法，所述方法包括：制备上表面具有多个PDMS凸起的图案化PDMS印章，并使所述多个PDMS凸起以预设图案的样式排布；在薄膜衬底上生长连续的单层二维TMDs薄膜；将所述单层二维TMDs薄膜转印到所述PDMS凸起的上表面，得到图案化单层二维TMDs薄膜；将所述图案化单层二维TMDs薄膜转移到目标衬底上，得到图案化单层二维材料。通过所述方法转印图案化单层二维材料解决了现有技术二维材料图案化和转移二维材料流程复杂、成本高昂、耗时长的问题。耗时长的问题。耗时长的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种制备图案化单层二维材料的方法


[0001]本专利技术实施例涉及二维材料转移
，具体涉及一种制备图案化单层二维材料的方法

技术介绍

[0002]二维原子晶体材料即二维材料因具有独特的结构和物理性能，在微电子器件领域得到广泛研究。现阶段，机械剥离法和化学气相沉积(CVD)法是获得二维材料的主要方法，然而在构筑新型二维电子器件过程中，一般需要通过转移步骤，将生长的二维材料转移到新的目标衬底上(如SiO2/Si衬底、柔性PET衬底等)以实现与硅半导体工艺相兼容或实现柔性电子器件的制备。
[0003]利用二维材料转移平台，对不同二维材料进行定位转移是现阶段实验室进行原型器件研制及特性表征的普遍方法。为了获得二维电子器件的高密度集成，转移后的二维材料往往需要后续的旋涂光刻胶、光学曝光、显影、反应离子刻蚀(RIE)、去胶等微加工步骤，以实现二维材料的图案化。
[0004]在实现本专利技术过程中，申请人发现现有技术中至少存在如下问题：在制备图案化单层二维材料过程中流程复杂、成本高昂、耗时长。

技术实现思路

[0005]为解决在制备图案单层二维材料过程中流程复杂、成本高昂、耗时长的问题，本专利技术实施例提供一种制备图案化单层二维材料的方法。
[0006]所述方法包括：
[0007]制备上表面具有多个PDMS凸起的图案化PDMS印章，并使所述多个PDMS凸起以预设图案的样式排布；
[0008]在薄膜衬底上生长连续的单层二维TMDs薄膜；
[0009]将所述单层二维TMDs薄膜转印到所述PDMS凸起的上表面，得到图案化单层二维TMDs薄膜；
[0010]将所述图案化单层二维TMDs薄膜转移到目标衬底上，得到图案化单层二维材料。
[0011]上述技术方案具有如下有益效果：采用图案化PDMS印章的技术手段并利用水的表面张力，实现转印图案化二维材料的方法，达到了操作简单、节约成本、高效的技术效果。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1是本专利技术实施例一种制备单层二维材料阵列的方法的流程示意图；
[0014]图2是本专利技术实施例中PDMS印章结构示意图；
[0015]图3是本专利技术实施例中薄膜衬底与单层二维TMDs薄膜的示意图；
[0016]图4是本专利技术实施例中从PDMS印章边沿往薄膜衬底加水的示意图；
[0017]图5是本专利技术实施例中单层二维TMDs转移到PDMS凸起上表面后的示意图；
[0018]图6是本专利技术实施例中将图案化单层二维TMDs薄膜转移到目标衬底的示意图；
[0019]图7是本专利技术实施例中图案化单层二维TMDs薄膜转移到目标衬底后的示意图；
[0020]图8是本专利技术实施例中图案化的PDMS印章在光学显微镜下的一种放大图片；
[0021]图9a是本专利技术实施例中图案化的PDMS印章在光学显微镜下的一种局部放大图片；
[0022]图9b是本专利技术实施例中图案化的PDMS印章在光学显微镜下的另一种局部放大图片
[0023]图10a是本专利技术实施例单层二维TMDs薄膜转移到PDMS凸起上表面后在光学显微镜下的一种局部放大图片；
[0024]图10b是本专利技术实施例单层二维TMDs薄膜转移到PDMS凸起上表面后在光学显微镜下的另一种局部放大图片；
[0025]图11a是本专利技术实施例中PDMS凸起10μm
×
10μm，凸起间距为30μm时，目标衬底上获得图案单层二维TMDs材料后在光学显微镜下放大100倍的图片；
[0026]图11b是本专利技术实施例中PDMS凸起10μm
×
10μm，凸起间距为30μm时，目标衬底上获得图案化二维TMDs材料后在光学显微镜下放大200倍的图片；
[0027]图11c是本专利技术实施例中PDMS凸起10μm
×
10μm，凸起间距为30μm时，目标衬底上获得图案化二维TMDs材料后在光学显微镜下放大500倍的图片；
[0028]图11d是本专利技术实施例中PDMS凸起10μm
×
10μm，凸起间距为30μm时，目标衬底上获得图案化二维TMDs材料后在光学显微镜下放大1000倍的图片；
[0029]图12a是本专利技术实施例中PDMS凸起20μm
×
20μm，凸起间距为20μm时，目标衬底上获得图案化二维TMDs材料后在光学显微镜下放大200倍的图片；
[0030]图12b是本专利技术实施例中PDMS凸起20μm
×
20μm，凸起间距为20μm时，目标衬底上获得图案化二维TMDs材料后在光学显微镜下放大500倍的图片
[0031]附图标记表示为：
[0032]01、PDMS印章；02、薄膜衬底；03、单层二维TMDs薄膜；04、胶头滴管；05、水；06、目标衬底；07、图案化单层二维TMDs薄膜07。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]下面结合具体的应用实例对本专利技术实施例上述技术方案进行详细说明，实施过程中没有介绍到的技术细节，可以参考前文的相关描述。
[0035]二维原子晶体材料因具有独特的结构和物理性能，在微电子器件领域得到广泛研究。二维材料独特的结构性能，如材料表面没有悬挂键，原子层厚度的单晶，层与层之间通
过范德华力结合等，蕴含着丰富的新物理和新奇效应。特别是，以MoS2、WSe2、WS2、MoSe2等为代表的二维TMDs材料，因具有半导体特性、适宜的禁带宽度、较高的载流子迁移率、室温条件下可保持长期稳定等，为研制新型电子器件带来了可能。
[0036]现阶段，机械剥离法和化学气相沉积(CVD)法是获得二维材料的主要方法。随着研究的深入和生长工艺的改进，CVD法已初步实现晶圆级(wafer
‑
scale)二维材料(MoS2、h
‑
BN、WSe2等)连续薄膜制备。这些方法在一定程度上解决了传统机械剥离法制备样品横向尺寸小、层数不易控制的问题。大面积、高质量二维材料的可控制备是获得高性能二维电子器件，实现阵列集成的前提。然而，在构筑新型二维电子器件过程中，一般需要通过转移步骤，将生长的二维材料转移到新的目标衬底上(如SiO2/Si衬底、柔性PET衬底等)以实现与硅半导体工艺相兼容或实现柔性电子器件的制备。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备图案化单层二维材料的方法，其特征在于，所述方法包括：制备上表面具有多个PDMS凸起的图案化的PDMS印章，并使所述多个PDMS凸起以预设图案的样式排布；在薄膜衬底上生长连续的单层二维TMDs薄膜；将所述单层二维TMDs薄膜转印到所述PDMS凸起的上表面，得到图案化单层二维TMDs薄膜；将所述图案化单层二维TMDs薄膜转移到目标衬底上，得到图案化单层二维材料。2.如权利要求1所述的一种制备图案化单层二维材料的方法，其特征在于，制备上表面具有多个PDMS凸起的图案化的PDMS印章，并使所述多个PDMS凸起以预设图案样式排布，包括：设计图案化模具；通过旋涂工艺将所述图案化模具内填满PDMS；对所述图案化模具内的PDMS进行固化处理；将固化后的PDMS从所述图案化模具中脱模，得到图案化的PDMS印章。3.如权利要求2所述的一种制备图案化单层二维材料的方法，其特征在于，所述将所述单层二维TMDs薄膜转印到所述PDMS凸起的上表面，得到图案化单层二维TMDs薄膜，包括：将所述PDMS印章倒置，使所述PDMS印章的PDMS凸起与所述单层二维TMDs薄膜粘贴在一起；将与所述PDMS凸起粘贴的单层二维TMDs薄膜与所述薄膜衬底分离；将与所述PDMS凸起上表面接触部分之外的单层二维TMDs薄膜剥离，得到图案化单层二维TMDs薄膜。4.如权利要求3所述的一种图案化制备单层二维材料的方法，其特征在于，所述将与所述PDMS凸起粘贴...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓少芝，刘利伟，许宁生，周鹏，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：