[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

说明书

本发明涉及二维材料的转移技术，具体为一种采用包含液相界面层的复合转移介质实现洁净、无损转移大面积二维材料的方法。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，并在液相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；将界面层转变为液相，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。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。

技术领域:

本发明涉及二维材料的转移技术，具体为一种采用包含液相界面层的复合转移介质实现洁净、无损转移大面积二维材料的方法。

背景技术:

自2004年英国曼彻斯特大学的研究组采用胶带剥离法(或微机械剥离法)首次分离获得稳定存在的石墨烯材料后，二维材料的制备研究得到广泛关注。多种制备方法陆续被发展起来，包括溶液剥离法、外延生长法和化学气相沉积(CVD)法等。CVD方法是目前可控制备大面积、高质量二维材料的主要方法，通过控制温度、碳源和压力等制备条件，可以实现在多种基体材料表面(金属和非金属)生长出大面积、高质量的二维材料。对于二维材料的表征、物性测量以及应用研究而言，通常需要将二维材料放置在除制备基体之外的特定基体上，并避免在转移过程中污染和破坏二维材料。因此发展大面积、高质量二维材料的洁净、无损转移方法对于推动二维材料材料的研究乃至应用具有重要的作用和意义。

根据二维材料的结构支撑层不同，大面积二维材料的转移方法可以分为两大类：转移介质辅助法和目标基体结合法。相比于后者，前者在转移多层二维材料和获得低的表面粗糙度方面明显优于后者，而且对基体的适用性更强，得到广泛采用。对于转移介质辅助法，目前均采用固体材料作为转移介质。然而，由于大面积二维材料的初始基体通常为表面粗糙的多晶材料，固体转移介质与目标基体上的二维材料表面难以实现充分接触和完全匹配，因此导致二维材料在与初始基体的分离以及与目标基体的结合过程中产生破损。而且多数固体转移介质为高分子聚合物，在二维材料表面形成的残留难以通过溶剂清洗和加热方法完全去除，造成二维材料表面的污染，极大影响对二维材料的本征结构和性能研究，而且限制其应用范围。虽然采用易于去除的金属纳米薄膜或者小分子有机物薄膜作为转移介质可减少残留污染，但存在大面积薄膜力学强度低、易破损的问题，因而不适用于转移大面积二维材料。针对使用固体转移介质转移大面积二维材料存在的上述问题，本发明提出采用包含液相界面层的复合转移介质转移大面积二维材料的方法，可同时提高转移大面积二维材料的结构完整性并减少转移介质在二维材料表面的残留。

发明内容:

本发明的目的在于提供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，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，可同时提高转移大面积二维材料的结构完整性并减少转移介质在二维材料表面的残留。因此，可作为一种洁净、无损转移大面积二维材料的有效方法。

本发明的技术方案是：