【技术实现步骤摘要】
本专利技术实施例涉及二维原子晶体材料转移，具体涉及一种用于制备晶圆级二维材料阵列的方法
技术介绍
1、以mos2、wse2等为代表的二维过渡金属硫族化合物(tmds)以其优异的结构和电学性能，如原子层厚度单晶、层状结构、表面无悬挂键、层间范德华力结合、适宜的带隙和电子迁移率等，在构筑新型二维电子器件方面表现出独特的优势。研究发现：基于二维tmds材料的场效应晶体管(mos2-fet)，由于其表面没有悬挂键、范德华力结合的界面等特点，当沟道厚度逐渐降低至1nm以下时载流子迁移率没有发生明显改变，mos2-fet具有与氧化物半导体(igzo-tfts)相当的低泄露电流(10-13ua/um)的优势，在构建二维像素电路(如图像传感器、光电成像、显示驱动电路)方面具有应用潜力。
2、现阶段，基于二维器件功能电路方面已经有了系列的研究，例如，将mos2-fet与micro-led显示芯片通过beol工艺单片集成，制备了32×32矩阵的mos2-fets像素电路，初步验证了对micro-led显示矩阵的驱动功能。从显示的角度来看：对于320×240像素分辨率的micro-led显示屏，需要集成7.68万颗晶粒；对于720p像素分辨率为1080×720的micro-led显示屏，需要集成大于77万颗晶粒，因此，若要将大规模的晶粒集成到一个晶圆上，首先需要将二维tmds材料薄膜的阵列转移到晶圆上，然后在每个阵列上沉积源、漏电机，得到场效应晶体管阵列，将场效应晶体管阵列进行互连得到二维驱动电路。
3、现阶段，机械剥离法和化
4、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。常用的转移方法包括：干法转移和湿法转移，常用的转移媒介一般选用柔性的有机聚合物如pmma、pdms、ps、pva等。基于定位转移法，已经实现了微米级(μm)到厘米级(cm)二维材料的转移。然而，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，上述微加工步骤具有流程复杂、成本高昂、耗时长，且容易在材料表面引入杂质颗粒等缺点。专利cn115763219a提供了一种制备图案化单层二维材料的方法，该方法能实现简单、高效且低成本的转印图案化的二维材料，但是该专利可在3mm*3mm尺寸范围内获得二维材料阵列(例如mos2尺寸20um，大概可以获得几千个mos2阵列)，这个技术不能转移大面积(比如5cm直径的mos2薄膜)，而在现有商业上需要大面积集成晶粒，需要二维材料转印技术能应用到晶圆级大小的衬底中，实现晶圆级二维材料阵列巨量转移。
5、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：现有低成本、高效、简单的二维tmds材料的阵列转印方法无法满足大规模micro-led晶粒集成，因此，需要发展一种能够应用在晶圆尺寸上的低成本、可重复、快速转印高密度二维材料的巨量转移方法，从而在晶圆实现大规模晶粒集成。
技术实现思路
1、为解决无法制备晶圆尺寸大小的图案化单层二维材料的问题，本专利技术实施例提供一种用于制备晶圆级二维材料阵列的方法。
2、所述方法包括：
3、按预设比例配制混合溶液，所述混合溶液由水和醇类有机溶剂组成；
4、制备上表面具有多个pdms凸起的pdms印章，并使所述多个pdms凸起以预设图案样式规则排布；
5、在生长衬底上生长连续的单层二维tmds薄膜；
6、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；
7、将粘贴在一起的所述pdms印章、所述单层二维tmds薄膜、以及生长衬底浸泡在混合溶液中，使所述单层二维tmds薄膜与所述生长衬底分离；
8、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；
9、将所述图案化单层二维tmds薄膜转移到目标衬底上。
10、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，通过由水和乙醇组成的混合溶液，或者，由水和异丙醇组成的混合溶液作为转移媒介，实现晶圆尺寸大小的图案化二维材料薄膜的转移的方法，达到了操作简单、节约成本、可重复、快速转移的技术效果。
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1.一种用于制备晶圆级二维材料阵列的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的用于制备晶圆级二维材料阵列的方法，其特征在于，所述醇类有机溶剂为乙醇、或异丙醇。
3.如权利要求1所述的用于制备晶圆级二维材料阵列的方法，其特征在于，所述混合溶液中水和醇类有机溶剂比例范围为2:1～1:2。
4.如权利要求1所述的用于制备晶圆级二维材料阵列的方法，其特征在于，所述混合溶液中水和醇类有机溶剂比例范围为1.5:1～1:1.5。
5.如权利要求1所述的用于制备晶圆级二维材料阵列的方法，其特征在于，所述混合溶液中水和醇类有机溶剂的比例为1:1。
6.如权利要求1所述的用于制备晶圆级二维材料阵列的方法，其特征在于，所述制备上表面具有多个PDMS凸起(02)的图案化的PDMS印章(01)，并使所述多个PDMS凸起(02)以预设图案样式排布，包括：
7.如权利要求1所述的用于制备晶圆级二维材料阵列的方法，其特征在于，所述将所述图案化单层二维TMDs薄膜(06)转移到目标衬底(05)上，包括：
8.如权利要
9.如权利要求1所述的用于制备晶圆级二维材料阵列的方法，其特征在于，所述目标衬底(05)包含：含有二氧化硅层的硅衬底、玻璃基板、柔性聚酰亚胺或柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底。
10.如权利要求1所述的用于制备晶圆级二维材料阵列的方法，其特征在于，所述生长衬底(04)的面积不小于所述PDMS印章(01)的面积；所述目标衬底(05)的面积不小于所述PDMS印章(01)的面积。
...【技术特征摘要】
1.一种用于制备晶圆级二维材料阵列的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的用于制备晶圆级二维材料阵列的方法，其特征在于，所述醇类有机溶剂为乙醇、或异丙醇。
3.如权利要求1所述的用于制备晶圆级二维材料阵列的方法，其特征在于，所述混合溶液中水和醇类有机溶剂比例范围为2:1～1:2。
4.如权利要求1所述的用于制备晶圆级二维材料阵列的方法，其特征在于，所述混合溶液中水和醇类有机溶剂比例范围为1.5:1～1:1.5。
5.如权利要求1所述的用于制备晶圆级二维材料阵列的方法，其特征在于，所述混合溶液中水和醇类有机溶剂的比例为1:1。
6.如权利要求1所述的用于制备晶圆级二维材料阵列的方法，其特征在于，所述制备上表面具有多个pdms凸起(02)的图案化的pdms印章(01)，并使所述多个pdms凸起(02)以预设图案样式排...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘利伟，蔡正刚，薛思惟，许宁生，周鹏，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：
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