[发明专利]一种可控的二维材料柔性转移方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种二维材料的转移方法，特别是涉及一种局部应力小并能够精确定位的二维材料转移方法。

背景技术

常用的二维材料包括石墨烯，二硫化钼，二硫化钨等，从石墨烯的成功制备之后，关于二维材料的研究和应用近年发展迅速，在微电子领域、生物检测领域和电池领域有广泛的应用前景。目前二维材料的主要制备方法有机械剥离法，化学气象沉积法和化学氧化还原法，其中机械剥离法是研究基本的凝聚态物理问题和制作高性能的微纳器件时制作二维材料样品的主要方法，相比于其他方法，其可以制得质量的单晶薄层二维材料，但是由于机械剥离所得的薄层二维材料面积小，分布随机，使得进一步的实验研究和维纳器件的制造存在相当的局限性，此外，不同材料的复合结构也是提高材料性能和开发维纳器件功能的研究方向，但存在一些如薄膜材料等作为目标基底时强度非常差，无法通过传统的石墨烯定点转移方法[发明专利：一种石墨烯选择性定点转移方法，公开号：103435036A]实现。由此，一种将二维材料精确定点的转移到目标基底的目标位置且不破坏目标基底原有机构和性能的方法对二维材料的研究和应用有着重要的科学意义和实用价值。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可控的二维材料柔性转移方法，用于解决将二维材料精确定点的转移到目标基底的目标位置，且转移的过程不破坏目标基底原有机构和性能，兼容性和可扩展性性能好。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可控的二维材料柔性转移方法，包括以下步骤：

1)获取目标二维材料样品，置于普通基底上；

2)在所述普通基底上喷涂聚碳酸亚丙酯胶溶液；

3)静置，待所述聚碳酸亚丙酯溶液中的溶剂挥发，聚碳酸亚丙酯成薄膜状；

4)将所述聚碳酸亚丙酯薄膜加热固化，所述目标二维材料样品依附于成形的聚碳酸亚丙酯薄膜下方；

5)揭下已固化并吸附着所述目标二维材料样品的所述聚碳酸亚丙酯薄膜，安装在设于微观操作手上的聚二甲基硅氧烷缓冲层上；

6)所述微观操作手将所述目标二维材料样品转移至目标基底的目标位置处并压紧；

7)加热目标基底，待所述聚碳酸亚丙酯薄膜液化后，移除微观操作手；

8)用有机溶剂去除所述目标基底上残余的聚碳酸亚丙酯。

进一步的，在本发明中，步骤1)中，所述获取目标二维材料样品的方法包括机械剥离、化学气象沉积及化学氧化还原方法。

进一步的，在本发明中，所述目标二维材料样品的平面大小为1μm×1μm～10mm×10mm，厚度为0.15nm～100μm。

进一步的，在本发明中，步骤2)中所述聚碳酸亚丙酯溶液的溶剂为丙酮，所述聚碳酸亚丙酯溶液的质量分数为0.1g/ml～0.5g/ml，喷涂厚度为0.1mm～100mm。

进一步的，在本发明中，步骤3)中所述静置时间范围为3h～48h，静置温度范围为0℃～20℃。

进一步的，在本发明中，步骤4)中所述加热固化的温度为50～120℃，加热时间为2min～30min。

进一步的，在本发明中，步骤5)中所述聚二甲基硅氧烷缓冲层的厚度范围为1mm～1000mm；所述聚二甲基硅氧烷缓冲层的制备方法为：将柔性透明的二甲基硅氧烷薄膜自吸附在一块厚度为1mm～5mm的透明玻璃载玻片上。

进一步的，在本发明中，所述步骤6)是在光学显微镜下用微观操作手进行操作的。

进一步的，在本发明中，步骤7)中所述加热方式为加热平台恒温加热，使聚碳酸亚丙酯薄膜液化的温度为120℃～240℃，持续时间为1min～10min。

进一步的，在本发明中，步骤8)中所述有机溶剂为丙酮。

进一步的，在本发明中，所述目标基底为纯介质层或复合介质层。

有益效果：本发明提供的可控的二维材料柔性转移方法，具有以下优势：

1、能够兼容多种不同的制作工艺所得的二维材料，对二维材料的尺寸要求宽松，兼容性好，通用性强。

2、在显微镜下操作，定位精确，且在实验过程中可反复校准，精度高。

3、转移过程中有缓冲层起到缓冲作用，产生的局部应力小，对目标基底的冲击小，具有保护功能，不会破坏目标基底。

附图说明

图1为本发明一种可控的二维材料柔性转移方法的工艺流程图；

图2为本发明的微观操作手在转移时的结构图；

图3为本发明方法步骤1)中的结构示意图；