[发明专利]一种二维材料低接触应力的转移方法

说明书

本发明公开了一种二维材料低接触应力的转移方法，该方法适用于硅片、蓝宝石和铜箔常见衬底，也适用于原位加热芯片、微栅、表面有微结构的衬底。该方法包括两种不同厚度、浓度的PVA（聚乙烯醇）薄膜制备，再利用这两种不同厚度、浓度的薄膜转移二维材料到目标衬底上。通过调整配比和旋涂工艺，将PVA溶液均匀覆盖在DVD、VCD光盘上干燥后形成了PVA薄膜，一次制备的PVA薄膜可供多次使用。然后通过PDMS及两种不同厚度、浓度的PVA薄膜的组合堆叠，利用PVA在不同温度下的粘性，通过转移平台达到转移二维材料到不同衬底的目的。本发明可用于光电探测器、传感器、柔性器件的制备，以及材料特性的表征。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备与表征领域，涉及一种二维材料低接触应力的转移方法。

背景技术

二维材料是一种通过层间范德华作用力结合的材料，因此可以通过简单的机械剥离使其减薄，甚至单层。二维材料因其层数的不同可以展现出不同的性质，例如光、电、磁等特性。将不同的二维材料与不同衬底的结合同样可以得到不同的性质例如异质结的制备等。然而目标衬底一般比较脆弱，外力的施加的过大很容易导致衬底的破损。同样在对材料进行表征的时候也需要将材料转移到特定衬底上，例如透射电子显微镜需要将材料转移到微栅上，而微栅是非常脆弱的，转移的时候经常会使得微栅卷曲、碳膜破裂。进一步地，想在透射电镜里做原位加热加电等实验时，需要将二维材料转移到原位芯片上的固定位置上去，原位芯片是非常脆弱的，通常需要转移到的位置仅仅只有十几纳米的厚度，轻轻一按便会碎裂。目前常规的转移方法是利用PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）将二维材料包覆、通过酸、碱溶液刻蚀，使得PMMA与二维材料一块脱落，再转移到目标衬底上，再使用丙酮等有机溶液去除PMMA。这个方法步骤复杂且溶液的引入会造成样品的污染，而且无法定点转移，这个问题在异质结的堆垛和转移到原位芯片上的时候表现的尤为突出。因此一种在转移过程中保护衬底不被损坏的定点转移方法变的非常迫切。

发明内容

本发明的目的是针对现有转移二维材料到易损衬底方法的不足而提供的一种将二维材料转移到易损衬底的转移方法，该方法灵活、操作简单、污染小。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种二维材料低接触应力的转移方法，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：不同厚度、浓度的PVA（聚乙烯醇）薄膜的制备

a、0.1-0.3mm厚、5%-15%浓度的PVA薄膜的制备

a1：取PVA倒入装有水的容器中，40-70℃加热搅拌，直至PVA完全溶于水且溶液澄清无气泡；其中，溶液浓度为5%-15%；

a2：将装有步骤a1溶液的容器用洁净的保鲜膜封口，室温静置半个小时；

a3：取一张洁净的VCD或者DVD光盘，放在平整的桌面上，刻录面朝上，用胶头滴管吸取配置好的溶液，滴在光盘的刻录面上，用滴管口缓缓拖动液滴，直至液滴消失无法拖动；重复滴-拖，直至整片光盘面上均匀覆盖一层PVA溶液；

a4：用直径大于光盘且洁净的培养皿盖住步骤a3得到的光盘，8-10小时，光盘上的溶液蒸发干，形成薄膜；

b、0.8-1.2mm厚、10%-30%浓度的PVA薄膜的制备

b1：取PVA倒入装有水的容器中，40-70℃加热搅拌，直至PVA完全溶于水且溶液澄清无气泡；再取等量的PVA导入已配好的溶液中，40-70℃加热搅拌，得到溶液澄清无气泡的PVA热溶液；其中，配置好的溶液浓度为10%-30%；

b2：将装有步骤b1溶液的容器用洁净的保鲜膜封口，室温静置半个小时；

b3：取一张洁净的VCD或者DVD光盘，放在平整的桌面上，刻录面朝上，用胶头滴管吸取步骤b2溶液，滴一滴在光盘的刻录面上，此时不要拖动液滴，再滴一滴在其附近，直至整片光盘面上均匀覆盖一层PVA溶液；