【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制备，尤其是涉及一种基于氮化硼中间层远程外延生长二氧化钒的方法。
技术介绍
1、过渡金属氧化物是一类备受关注的材料，因其丰富的物理、化学和电子性质在多个科学领域引发了广泛兴趣。这些材料由过渡金属元素与氧元素组成，其特殊的电子结构和晶体结构赋予了它们多样化的功能，从而使其在能源、电子学、光电子学、催化等领域具备潜在的应用价值。过渡金属氧化物的电子结构是其独特性质的基础。过渡金属元素的d电子轨道与氧元素的p电子轨道相互作用，形成了复杂的能带结构。这种电子相互作用导致了多种可能的电荷状态和电子配对，从而导致了材料的多样性质。过渡金属氧化物的导电性、磁性、光学吸收、铁电性等特性都与其电子结构密切相关。
2、二氧化钒(vanadium dioxide，简称vo2)是一种引人注目的过渡金属氧化物材料，具有在室温下独特的金属-绝缘体相变特性。这种相变能够使其从绝缘体状态迅速转变为金属状态，导致电阻率急剧降低，同时伴随着晶格结构的变化。在室温下，单斜相vo2呈现绝缘体的电性质。然而，当温度升高到阈值(约68摄氏度)附近，vo2会发生相变，从绝缘体状态转变为金属状态，晶体结构转变为四方金红石相。这一相变伴随着电导率的急剧增加，以及在红外光区的大的折射率变化。这种接近常温的相变温度和大的光电性能变化使得vo2在纳米电子器件、光电子学、热电材料等领域具有广泛的应用潜力。
3、六方氮化硼(h-bn)是良好的衬底和栅介质层材料，其表面原子级的平整度可以减少其他异质结材料在生长过程中界面处所产生的缺陷，提高材料的
4、然而，现存的制备高质量的vo2单晶薄膜往往都需要使用与vo2晶格匹配度较好的衬底，如蓝宝石、氧化锌、二氧化钛等。直接在h-bn上生长的vo2存在晶格不匹配的问题，很难生长出高质量的单晶薄膜。基于此，亟需发开一种新的技术以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：
2、提供一种基于氮化硼中间层远程外延生长二氧化钒的方法。
3、为了解决所述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
4、一种基于氮化硼中间层远程外延生长二氧化钒的方法，包括以下步骤：
5、s1在金属箔上生长h-bn二维原子晶体薄膜；
6、s2将所述h-bn二维原子晶体薄膜转移到衬底上，得到h-bn衬底；
7、s3在所述h-bn衬底表面远程外延生长vo2单晶薄膜，得到vo2/h-bn层。
8、根据本专利技术的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
9、本专利技术利用远程外延技术，通过改良步骤，实现了在氮化硼中间层远程外延生长二氧化钒单晶薄膜。
10、采用本专利技术方法制备得到的h-bn衬底上的h-bn二维原子晶体薄膜，厚度小于等于1nm，使得本专利技术无需再使用减薄技术。而现有的技术会导致获取的h-bn厚度过厚(超过1nm)，从而需要使用减薄技术，增加了技术步骤，降低了效率。
11、本专利技术制备过程简单，制备成本低，且具有严格意义上的可控性。本专利技术在生长衬底上转移一层h-bn二维原子晶体薄膜，在不需要对转移到生长衬底上的h-bn进行减薄的情况下，得到所需的h-bn衬底，通过磁控溅射技术在h-bn衬底表面沉积vo2单晶薄膜，远程外延制备vo2/h-bn异质结材料，最后还可以进一步通过机械剥离的技术将vo2转移到制备器件所需的目标衬底上，利用层状材料间结合力较弱的特性可以较轻松地将外延的单晶薄膜转移下来，以避免直接在目标衬底上生长时的外延不匹配问题，本专利技术制备方法能够为进一步实现大面积、高质量vo2/h-bn异质结材料器件的集成提供帮助。
12、根据本专利技术的一种实施方式，步骤s1中，所述金属箔上生长h-bn二维原子晶体薄膜的具体过程包括以下步骤：先预处理金属箔，将金属箔置于ibsd腔室中，用还原性气体填充腔室，采用ar+离子束溅射轰击纯h-bn靶，采用ibsd技术在金属箔上生长h-bn，以得到h-bn二维原子晶体薄膜。
13、根据本专利技术的一种实施方式，步骤s1中，金属箔包括铜箔。
14、根据本专利技术的一种实施方式，步骤s1中，预处理金属箔，还包括以下步骤：
15、在配备考夫曼离子源的ibsd室中，在铜箔上生长h-bn层。在生长之前，用稀释的硝酸(5％)和去离子水将铜箔(99.8％纯度，25μm厚度，alfa asear)洗涤几秒钟，以去除表面氧化层，然后将其装入样品支架中。首先将腔室泵送至基本压力(2×10-5pa)，然后将铜箔在1050℃下在20sccm h2气氛下退火20分钟，以获得清洁光滑的表面。
16、根据本专利技术的一种实施方式，步骤s1中，采用ar+离子束溅射轰击纯h-bn靶，采用ibsd技术在金属箔上生长h-bn，还包括以下步骤：
17、在预处理金属箔后，将放有金属箔的腔室泵送至基本压力，然后将ar气体(4sccm)引入离子源，并用3sccm h2填充腔室。使用ar+离子束(1.0kev，0.3ma·cm-2)溅射轰击纯h-bn靶(99.0％纯度，good fellow)。在溅射过程中，腔室保持恒定压力(3×10-2pa)。在生长过程之后，关闭离子源，并将样品在纯ar气氛中快速冷却至室温。将聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)(在苯甲醚中为4.0％)以2500rpm在金属箔上生长的h-bn上旋转1分钟，然后用金属蚀刻试剂，如铜刻蚀剂蚀刻掉下面的金属，制备得到良好的h-bn二维原子晶体薄膜，此时的h-bn二维原子晶体薄膜与pmma形成pmma/h-bn薄膜。
18、根据本专利技术的一种实施方式，步骤s2中，将h-bn二维原子晶体薄膜转移到衬底上后，还包括以下步骤：将h-bn二维原子晶体薄膜转移到衬底上后，将pmma/h-bn薄膜上的pmma层溶解在有机试剂如丙酮中，得到h-bn衬底。
19、根据本专利技术的一种实施方式，h-bn二维原子晶体薄膜包括h-bn晶畴和/或薄膜材料。
20、根据本专利技术的一种实施方式，步骤s2中，还包括采用干法转移或湿法转移方法将所述h-bn二维原子晶体薄膜转移到衬底上。
21、根据本专利技术的一种实施方式，所述干法转移包括热释放胶带转移方法或聚二甲基硅氧烷pdms转移方法。
22、根据本专利技术的一种实施方式，所述湿法转移包括基于聚甲基丙烯酸甲酯pmma、松香rosin或丙烯酸酯elvacite的湿法转移方法。
23、根据本专利技术的一种实施方式，步骤s2中，所述衬底包括al2o3、zno、tio2中的至少本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于氮化硼中间层远程外延生长二氧化钒的方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S1中，所述金属箔上生长h-BN二维原子晶体薄膜的具体过程包括以下步骤：先预处理金属箔，将金属箔置于IBSD腔室中，用还原性气体填充腔室，采用Ar+离子束溅射轰击纯h-BN靶，采用IBSD技术在金属箔上生长h-BN，以得到h-BN二维原子晶体薄膜。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2中，还包括采用干法转移或湿法转移方法将所述h-BN二维原子晶体薄膜转移到衬底上。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述干法转移包括热释放胶带转移方法或聚二甲基硅氧烷转移方法。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述湿法转移包括基于聚甲基丙烯酸甲酯、松香或丙烯酸酯的湿法转移方法。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2中，所述衬底包括Al2O3、ZnO、TiO2中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述h-BN二维原子晶体薄膜的厚度小于等于1n
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S3中，在h-BN衬底表面远程外延生长VO2单晶薄膜，还包括以下步骤：以金属钒靶作为靶材，在氩气与氧气混合气氛下，采用反应磁控溅射技术或脉冲激光沉积技术，在h-BN衬底表面远程外延生长VO2单晶薄膜。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述氩气与氧气混合气氛中，氧含量的体积占比为0.1-0.2％。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S3中，还包括以下步骤：将制备得到的VO2/h-BN层在溅射气氛下降至室温。
...【技术特征摘要】
1.一种基于氮化硼中间层远程外延生长二氧化钒的方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s1中，所述金属箔上生长h-bn二维原子晶体薄膜的具体过程包括以下步骤：先预处理金属箔，将金属箔置于ibsd腔室中，用还原性气体填充腔室，采用ar+离子束溅射轰击纯h-bn靶，采用ibsd技术在金属箔上生长h-bn，以得到h-bn二维原子晶体薄膜。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s2中，还包括采用干法转移或湿法转移方法将所述h-bn二维原子晶体薄膜转移到衬底上。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述干法转移包括热释放胶带转移方法或聚二甲基硅氧烷转移方法。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述湿法转移包括基于聚甲基丙烯酸甲酯、松香或丙烯酸酯的湿...
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