[发明专利]采用液相界面层洁净、无损转移大面积二维材料的方法

权利要求书

1.一种采用液相界面层洁净、无损转移大面积二维材料的方法，其特征在于：该方法通过在转移介质与二维材料之间引入液相界面层的方法，改善转移介质与初始基体表面的二维材料之间的结合、以及转移介质表面的二维材料与目标基体之间的结合，同时减少转移介质与二维材料的直接接触；首先在位于初始基体的大面积二维材料表面形成液相界面层，并在界面层表面形成转移介质层；然后将转移介质/液相界面层/二维材料复合膜与初始基体分离；再将转移介质/液相界面层/二维材料复合膜的二维材料表面与目标基体结合；在去除转移介质和界面层之后，实现二维材料到目标基体的转移；在转移介质与二维材料之间引入液相界面层的方法，改善转移介质、二维材料以及目标基体之间的结合，从而提高转移大面积二维材料的结构完整性；由于界面层的阻隔作用以及液化后比固相材料更易于去除，显著减少转移介质在二维材料表面的残留，作为一种洁净、无损转移大面积二维材料的有效方法；该方法具体步骤如下：

（1）在位于初始基体的二维材料表面形成液相界面层，然后在液相界面层的表面形成转移介质层；

（2）将转移介质/液相界面层/二维材料复合膜与初始基体分离；

（3）将转移介质/液相界面层/二维材料复合膜的二维材料表面与目标基体结合；

（4）去除转移介质和液相界面层；

采用的液相界面层材料特指在转移二维材料的操作条件下为液态，至少在二维材料与目标基体结合的过程中为液态，常温常压条件下为固态、液态或者气态。

2.按照权利要求1所述的采用液相界面层洁净、无损转移大面积二维材料的方法，其特征在于：位于初始基体表面的二维材料的平均层数为单层、双层、少层或多层，层数小于50层。

3.按照权利要求1所述的采用液相界面层洁净、无损转移大面积二维材料的方法，其特征在于：二维材料为采用沉积方法生长的二维材料或析出方法生长的二维材料或外延方法生长的二维材料。

4.按照权利要求1所述的采用液相界面层洁净、无损转移大面积二维材料的方法，其特征在于：在二维材料表面形成液相界面层的方法包括但不局限于：印刷、辊压涂布、狭缝涂布、线棒涂布、刮涂、喷涂、旋涂、提拉、滴加、物理沉积或化学气相沉积；在二维材料/液相界面层表面形成转移介质的方法包括但不局限于：贴合或静电吸附；转移介质/液相界面层/二维材料复合膜的二维材料表面与目标基体的结合方法包括但不局限于：贴合、压合、吸附或粘结；去除转移介质和液相界面层的方法包括剥离、溶解、加热、化学反应、光照或辐照。

5.按照权利要求1所述的采用液相界面层洁净、无损转移大面积二维材料的方法，其特征在于：液相界面层与转移介质、二维材料和初始基体之间不产生化学反应或者溶解。

6.按照权利要求1所述的采用液相界面层洁净、无损转移大面积二维材料的方法，其特征在于：二维材料与初始基体分离的方法包括蚀刻基体法和剥离法之一种或两种；剥离法包括直接剥离法、气体插层剥离法和气体鼓泡法。

7.按照权利要求1所述的采用液相界面层洁净、无损转移大面积二维材料的方法，其特征在于：转移介质材料包括有机物、金属、非金属、金属化合物和非金属化合物之一种或两种以上的组合；

二维材料的初始基体为Pt、Ni、Cu、Co、Ir、Ru、Au、Ag、Fe、Mo、W、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr金属或其合金之一；或者，初始基体为碳化钛、碳化钼、碳化锆、碳化钒、碳化铌、碳化钽、碳化铬、碳化钨之一或两种以上的复合材料；或者，初始基体为Si、SiO₂、Al₂O₃之一或两种以上复合；或者，初始基体为导体与半导体两者的复合材料；

采用的目标基体为高分子聚合物：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯，或者目标基体为硅、氧化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝或玻璃，或者目标基体为Pt、Ni、Cu、Co、Ir、Ru、Au、Ag、Fe、Mo及其合金，目标基体的形状为平面、曲面或网面。

8.按照权利要求1所述的采用液相界面层洁净、无损转移大面积二维材料的方法，其特征在于：采用在位于初始基体的二维材料表面或者在目标基体表面叠层转移的方式，均实现多层二维材料的转移。