【技术实现步骤摘要】
本公开涉及纳米材料，尤其涉及一种单层二维材料及其制备方法。
技术介绍
1、二维层状半导体材料以其超薄的厚度、光滑无化学悬键的表面、与柔性基底良好兼容等性质，在微电子工艺和纳米材料
收到了广泛的关注，被认为是下一代电子和光电子器件的重要组成部分。其中，以过渡金属硫族化合物(transition metaldichalcogenide，tmdc)为例，单层tmdc材料比块体tmdc材料或传统的砷化镓量子阱结构高出一个数量级，较大的结合能使得tmdc材料中的激子在高温下更稳定，从而可以使其进一步发展在电化学、锂电池等领域中的应用。
2、然而大面积单层二维材料的制备一直是一大挑战。传统的胶带剥离的单层二维材料产率低、面积小，同时后续转移处理复杂；化学气相沉积法制备单层二维材料时容易引入缺陷或在晶界处产生堆叠；液相剥离法得到的单层二维材料面积极小且晶体质量不佳。
3、因此，寻找一种普适性高、操作简单，可稳定获得大面积单层二维材料的方法对于纳米材料领域具有深远意义。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了至少部分解决上述提及的技术问题中的至少之一，本公开提供了一种单层二维材料及其制备方法，可以稳定获得大面积的单层二维材料，且普适性高，洁净无杂质无褶皱与后续干法转移工艺兼容性佳。
2、为了解决上述技术问题，本公开提供的技术方案如下：
3、根据本公开一个方面的实施例，提供了一种单层二维材料制备方法，包括：
4、对块体单晶二维材料进行预处理
5、在解理面表面沉积金膜，在金膜表面沉积水溶性材料作为支撑层，其中，解理面表面与金膜之间存在结合力；
6、基于结合力，沿解理面，将块体单晶二维材料表面的单层二维材料剥离，得到第一复合结构，其中，第一复合结构包括依次设置的支撑层、金膜和单层二维材料；
7、将第一复合结构中的单层二维材料与第一衬底贴合，再依次除去支撑层和所述金膜，得到洁净的所述单层二维材料。
8、根据本公开的实施例，预处理包括：
9、将块体单晶二维材料放置于胶带上对折撕开，得到解理面，然后将具有解理面的块体单晶二维材料贴附于第二衬底上。
10、根据本公开的实施例，金膜的厚度为150-200nm，支撑层的厚度为10-100μm。
11、根据本公开的实施例，沉积金膜的操作包括：通过真空热蒸发镀膜技术在解理面表面进行沉积得到金膜；
12、沉积支撑层的操作包括：在金膜表面旋涂水溶性材料，固化得到支撑层。
13、根据本公开的实施例，剥离过程包括：
14、将热释放胶带贴附于支撑层上，沿所述解理面，将第一复合结构从单晶二维材料上剥离；
15、其中，第一复合结构还包括热释放胶带。
16、根据本公开的实施例，将第一复合结构中的单层二维材料与第一衬底贴合之后，以及除去支撑层和金膜之前，制备方法还包括：
17、对第一复合结构加热至热释放胶带失粘并去除，得到第二复合结构；
18、第二复合结构包括依次设置的第一衬底、单层二维材料、金膜、支撑层。
19、根据本公开的实施例，其中，除去支撑层的操作包括：
20、将第二复合结构浸泡于去离子水中1-4h，分别在丙酮、异丙醇溶液中浸泡1-2h，然后通过氧等离子体处理3-5min。
21、根据本公开的实施例，其中，除去金膜的操作包括：
22、将去除支撑层的第二复合结构浸泡于金腐蚀液中，除去金膜，然后用去离子水清洗残留的金腐蚀液。
23、根据本公开的实施例，其中，块体单晶二维材料包括过渡金属硫族化合物，过渡金属硫族化合物包括2h-mote2、1t’-mote2、mose2、mos2、ws2、wse2、ptse2、inse、snse。
24、根据本公开的另外一个方面的实施例，提供了一种采用上述单层二维材料制备方法得到的单层二维材料，其中，单层二维材料的横向尺寸范围为100-1000μm。
25、在本公开的实施例中，本公开适用性广，通过预处理解离，可以获得洁净无空气杂质、无褶皱的单层二维材料；同时通过金膜和支撑层的作用，第一复合结构的剥离可以稳定大面积获得单层二维材料，且完整度高，横向尺寸平均在100-1000μm之间，最大可达到毫米量级，相较于传统胶带剥离法大幅提升，同时结晶性好、光学性质佳；通过将第一复合结构与第一衬底的结合，可以将剥离后的单层二维材料转移到任意衬底上，与后续制作异质结构或器件所需的干法转移工艺兼容；由于采用了水溶性的支撑层材料，易于去除，可使最后得到无杂质残留的洁净单层二维材料。
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1.一种单层二维材料的制备方法，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述预理包括：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述金膜的厚度为150-200nm，所述支撑层的厚度为10-100μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述剥离过程包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，将所述第一复合结构中的所述单层二维材料与所述第一衬底贴合之后，以及除去所述支撑层和所述金膜之前，所述制备方法还包括：
7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，除去所述支撑层的操作包括：
8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，除去所述金膜的操作包括：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述块体单晶二维材料包括过渡金属硫族化合物，所述过渡金属硫族化合物包括2H-MoTe2、1T’-MoTe2、MoSe2、MoS2、WS2、WSe2、PtSe2、InSe、SnSe。
10.一种如权利要求1-9任一项制备方法得到的单层二维材料，
...【技术特征摘要】
1.一种单层二维材料的制备方法，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述预理包括：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述金膜的厚度为150-200nm，所述支撑层的厚度为10-100μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述剥离过程包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，将所述第一复合结构中的所述单层二维材料与所述第一衬底贴合之后，以及除去所述支撑层和所述金膜之前，所述制备方法还包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：张兴旺，张丝雨，尹志岗，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：
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