[发明专利]一种大尺寸具有层间转角的二维单晶叠层的制备方法

权利要求书

1.一种大尺寸具有层间转角的二维单晶材料叠层的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、提供具有一定的层间转角的单晶衬底叠层；

所述单晶衬底叠层包括层叠设置的第一单晶衬底和第二单晶衬底，所述第一单晶衬底位于第二单晶衬底之下；将第二单晶衬底相对于第一单晶衬底旋转一定的角度α以使得所述第一单晶衬底的第一晶向与第二单晶衬底的第二晶向具有层间转角α，其中，所述第一晶向与第二晶向为相同晶向；

S2、在单晶衬底叠层中两个单晶衬底之间相对的表面分别生长二维单晶材料；

将单晶衬底叠层放入化学气相沉积设备中，通入惰性气体与还原性气体，然后开始升温；温度升至700 ~ 1100 ℃时，通入生长所需的气源或加热生长所需的固源，生长时间为1s ~ 48 h；生长完成后即在第一单晶衬底的上表面生长第一二维单晶材料，在第二单晶衬底下表面生长第二二维单晶材料，从而使得第一二维单晶材料相对于第二二维单晶材料同样具有所述层间转角α；

S3、将第一二维单晶材料和第二二维单晶材料贴合；

S4、去除第二单晶衬底，即完成大尺寸具有层间转角的二维单晶材料叠层的制备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二维单晶材料为石墨烯或氮化硼。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单晶衬底材料为Cu、Au、Ag、Fe、Ni、Co、Ge、Pt中的其中一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述贴合方法包括热压或高温粘合。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除第二单晶衬底方法包括化学刻蚀、电化学刻蚀、机械抛光中的其中一种或几种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、提供具有一定的层间转角的单晶衬底叠层；

所述单晶衬底叠层包括层叠设置的第一单晶衬底和第二单晶衬底，所述第一单晶衬底位于第二单晶衬底之下；将第二单晶衬底相对于第一单晶衬底旋转一定的角度α以使得所述第一单晶衬底的第一晶向与第二单晶衬底的第二晶向具有层间转角α，其中，所述第一晶向与第二晶向为相同晶向；

S2、在单晶衬底叠层中两个单晶衬底之间相对的表面分别生长二维单晶材料；

将单晶衬底叠层放入化学气相沉积设备中，通入Ar、H₂，Ar流量为100 sccm以上，H₂流量为2 ~ 200 sccm，然后开始升温，升温过程持续15 ~ 90 min；温度升至700 ~ 1100 ℃时，通入生长所需的气源或加热生长所需的固源，设置合适的H₂流量，Ar流量保持不变，生长时间为1s ~ 48 h；生长完成后即在第一单晶衬底的上表面生长第一二维单晶材料，在第二单晶衬底下表面生长第二二维单晶材料，从而使得第一二维单晶材料相对于第二二维单晶材料同样具有所述层间转角α；

S3、将第一二维单晶材料和第二二维单晶材料贴合；

生长结束后，停止气源或固源供应，以Ar和H₂为保护气体，调整温度进行高温粘合、或者进行热压，使上下层单晶材料贴合；

S4、贴合结束后，关闭加热电源，以Ar和H₂为保护气体，自然冷却至室温后，利用化学刻蚀、电化学刻蚀或机械抛光方法除去第二单晶衬底，即获得大尺寸具有层间转角的二维单晶材料叠层。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤S1、S3、S4均在常压条件下进行，步骤S2在常压或低压下进行。