[发明专利]一种精准转移二维材料的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种精准转移二维材料的方法及其应用，包括以下步骤：在衬底上获取二维材料，旋涂PMMA形成PMMA膜，使二维材料附着在PMMA膜下方；将PMMA膜与衬底分离，利用透明载体粘附PMMA膜；将附着有PMMA膜的透明载体倒贴在位移台的机械臂上，将其转移至目标衬底的目标位置；依次去除透明载体、PMMA膜，即可实现二维材料的精准转移。本方法同时适用于通过气相沉积和机械剥离制得的二维材料，且可以将二维材料准确转移到某一个确定点位置，使其在二维材料异质结制备以及器件电极制备领域发挥极大的优势；本方法适用范围广、效率高，转移介质少，观察更清晰，且所需设备价格低、操作简单。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种精准转移二维材料的方法及其应用。

背景技术

2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃消洛夫从石墨中剥离出单层石墨烯，这种单层的石墨烯即典型的二维材料。由于二维材料具有很多优良性质，在物理、材料、电子信息、计算机等领域前景广阔，如：表面没有悬挂键，能有效解决硅基材料的短沟道效应，有望成为下一代集成电路材料。

一方面，在基础研究中，因为二维材料层间靠弱范德华力结合，不存在晶格失配的问题，使通过制作异质结来研究各种新奇物性成为可能，但是二维材料的精准转移和异质结的制作难度较大，目前的一些转移手段大多局限于不同衬底间的普通转移，可控转移的方法则步骤复杂，对设备要求高，操作难度大。另一方面，现有的转移技术大多关注机械剥离的材料，对气相沉积制备的材料关注较少。即使将现有的转移技术应用于转移二维材料，但只是将材料转移出来，无法实现将材料精准贴至特定位置。

授权公告号为CN 104960286 B的专利公开了一种可控的二维材料柔性转移方法，所述方法如下：由机械剥离方法或其他方法得到待转移的二维材料；然后，在该二维材料表面喷涂上聚碳酸亚丙酯胶；静置并加热使聚碳酸亚丙酯胶固化后，二维材料将依附于成形的聚碳酸亚丙酯薄膜下方；接着将该薄膜安装在载有聚二甲基硅氧烷缓冲层的微观操作手上，并借助光学显微镜精确对准到目标基底的目标位置；最后加热融化聚碳酸亚丙酯薄膜，并用有机溶剂去除残留的聚碳酸亚丙酯。但该方法中，聚碳酸亚丙酯价格较贵，力学性能低，从衬底上揭下聚碳酸亚丙酯胶膜时容易撕烂或变形，转移效果较差。另一方面，还需额外购买微观操作手，设备费用高。此外，微观操作玻璃→聚二甲基硅氧烷→聚碳酸亚丙酯→二维材料，四层结构从开始结合到最后释放，粘合与释放时需要注意的参数多，步骤多，工艺难度高，操作难度大，且经过三层材料的重叠，进行对准操作时，视野不够清晰。

申请公布号为CN 103435036 A的专利公开了一种石墨稀选择性定点转移方法，使用光刻胶曝光和PMMA转移方法相结合，并利用显微镜和微操作平台进行转移的微观操作控制，可以将需要的石墨烯部分从整体结构上选择性的转移出来，转移到目标基底的指定位置。该专利阐述了可选择性转移，需要光刻设备，技术门槛高，使用了光刻胶、显影液、PMMA、氯仿、丙酮等多种有机药品，容易对样品造成污染，此外，氯仿遇光照会与空气中的氧作用，分解生成剧毒的光气(碳酰氯)和氯化氢。该方法详细描述了对石墨烯的选择性，未阐述转移细节，具体转移方法不详。