【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体纳米，尤其是二维层状半导体材料制备方法领域。
技术介绍
1、二维层状半导体材料因其高度可调节的带隙，原子级薄的体厚度，无悬挂键的表面，且呈现器件小型化的极限，因此引起了学者们强烈的研究兴趣。同时，二维层状材料的电学和光学性能在很大程度上取决于其层厚。例如，黑磷(bp)的带隙可以通过改变层数从0.33ev(体厚)调整到1.8ev(单层)。基于此，通过精确控制材料的层数，可以获得高性能的二维电子器件(例如，强的栅极控制力和发光特性)，或设计所需的二维层数、图案和同质结的超晶格(如单层-双层结点)，这对半导体工业的发展具有重要意义。
2、然而，目前常用的二维材料制造方法不能精确地控制材料的层厚。例如，高质量的二维材料往往通过机械剥离块状晶体来制备(胶带法)，这依赖于二维材料和剥离基底之间的随机的范德瓦尔斯力。这一事实导致了不可控的厚度和随机的形状，且产量低，因此将消耗大量的时间和限制各种设计图案的应用。化学气相沉积法和液相剥离方法已经成功地制备了均匀厚度的二维层状半导体材料，引起了业界极大的研究兴趣，但该技术制备的目的材料厚度是固定的，其层数不可调整，所以该工艺限制了功能器件(如异质结)的制备。另外，合成的材料通常含有局部缺陷(如空位、杂质、原子错位、应变结合、裂缝、皱纹和厚度波动)。相比之下，通过对多层材料的后序处理是准确控制层数的另一种途径。至今，各种针对二维层状半导体材料层厚度的薄化技术往往会引入不可克服的问题。例如，目前的二维材料的刻蚀技术(如等离子体，激光刻蚀，聚焦离子束，热刻蚀，化学溶液刻蚀
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的挑战，提供一种无损的，可扩展的干法减薄二维层状半导体材料的方法。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料的方法，包括：
4、(1)功能化基底表面：
5、在基底表面旋涂黏附性聚合物溶液并烘干，使所述基底表面功能化。
6、(2)剥离二维层状半导体材料：
7、利用有机柔性胶带机械剥离二维层状半导体材料到所述功能化基底上。
8、(3)制备范德华金属层：
9、在牺牲衬底上沉积图案化金属层，在所述图案化金属层上旋涂有机柔性粘结聚合物并烘干固化作为支撑层，将所述支撑层从牺牲衬底上机械拾起，获得范德华金属层。
10、(4)转移范德华金属层至二维层状半导体材料表面：
11、用干法定位转移工艺将范德华金属层贴合至二维层状半导体材料的顶部，并低温加热，使范德华金属层与二维层状半导体材料紧密接触。
12、(5)拾起范德华金属层，即可获得范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料。
13、范德华金属层拾起来的同时，二维层状半导体材料的表面层也被拾起带走，由于所述功能化基底表面的粘附力，剩余的二维层状半导体材料保留在功能化基底上，此时，成功地完成对二维层状半导体材料的剥离减薄。
14、进一步，步骤(1)中，所述黏附性聚合物溶液为聚乙烯醇(pva)溶液。所述旋涂速度为7000rpm-9000rpm，旋涂时间为1-2分钟，烘干温度为60℃-90℃，烘干时间为1-2分钟。
15、步骤(1)中，所述功能化是增强基底的粘附性。
16、进一步，步骤(2)中，所述二维层状半导体材料为不稳定晶格结构的二维层状半导体材料，例如bp、inse、gase、geas等。
17、进一步，步骤(3)中，所述金属为pt,au,ag等，所述沉积图案化金属层沉积速率为所述图案化金属层厚度约40nm-70nm，确保蒸镀金属形成致密的金属膜；所述旋涂有机柔性粘结聚合物的速度为1000rpm-5000rpm，旋涂时间为1-3分钟，烘干温度为85-105℃，烘干时间为2-3分钟，从而形成均匀的有机柔性支撑层。所述有机柔性粘结聚合物为具有高玻璃化温度的聚合物，例如：聚碳酸酯(简称pc)等。
18、所述范德华金属层展现了一个原子平坦的表面，复制了牺牲衬底的表面平整度。
19、进一步，步骤(4)中，所述贴合是通过转移平台缓慢施加压力，使范德华金属图案与二维层状半导体材料形成亲密的范德华接触。
20、进一步，步骤(4)中，所述低温处理时间为1-2分钟，温度为70℃-100℃。所述低温处理是为了去除范德华金属层与二维层状半导体材料顶部接触面内的气泡。
21、进一步，所述金属层为图案化金属层。
22、本专利技术的有益效果如下：
23、(1)本专利技术展示了利用范德华金属对二维层状半导体材料进行单原子层高精度地剥离减薄。
24、(2)本专利技术可以在固定位置减薄且减薄后表面平整、不损害材料固有特性；而且可多次进行循环减薄。
25、(3)本专利技术可以在bp、geas、inse、gase二维层状半导体材料上，设计出不同能带结构的横向同质结和大面积的同质超晶格，这体现了本专利技术减薄二维层状半导体材料的高度可控性和可扩展性，为未来开发大规模超晶格器件提供了可能。
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1.一种范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述一种范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述黏附性聚合物溶液为聚乙烯醇溶液,所述旋涂速度为7000rpm-9000rpm，旋涂时间为1-2分钟，烘干温度为60℃-90℃，烘干时间为1-2分钟。
3.如权利要求1-2任一所述一种范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述功能化是增强基底的粘附性。
4.如权利要求1-3任一所述一种范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述二维层状半导体材料为不稳定晶格结构的二维层状半导体材料。
5.如权利要求1-4任一所述一种范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述金属为Pt,Au,Ag，所述沉积金属层沉积速率为所述金属层厚度约40nm-70nm。
6.如权利要求1-5任一所述一种范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述旋涂有机
7.如权利要求1-6任一所述一种范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述贴合是通过转移平台缓慢施加压力，使范德华金属层与二维层状半导体材料形成亲密的范德华接触。
8.如权利要求1-7任一所述一种范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述低温处理时间为1-2分钟，温度为70℃-100℃。
9.如权利要求1-8任一所述一种范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料的方法，其特征在于，所述金属层为图案化金属层。
...【技术特征摘要】
1.一种范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述一种范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述黏附性聚合物溶液为聚乙烯醇溶液,所述旋涂速度为7000rpm-9000rpm，旋涂时间为1-2分钟，烘干温度为60℃-90℃，烘干时间为1-2分钟。
3.如权利要求1-2任一所述一种范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述功能化是增强基底的粘附性。
4.如权利要求1-3任一所述一种范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述二维层状半导体材料为不稳定晶格结构的二维层状半导体材料。
5.如权利要求1-4任一所述一种范德华金属剥离减薄二维层状半导体材料的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述金属为pt,au,ag，所述沉积金属层沉积速率为所述金属...
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