[发明专利]一种利用金属胶带解理二维材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用金属胶带解理二维材料的方法。本发明中的金属胶带包括聚合物膜层和金属层；金属层为金属箔层或者金属膜层，金属层一面紧贴在聚合物膜层上，另一面用于和待解理晶体材料相接触；具体步骤如下：将待解理晶体材料置于两个金属胶带之间，用力压紧，再揭开，使待解理的晶体材料分别粘附在金属层上，多次重复此步骤，实现二维材料的剥离；将覆盖晶体的金属胶带与干净的衬底贴合，再将胶带揭起，薄层晶体留在衬底上，完成二维材料的解理。本发明可以解决现有技术中胶残留的问题，获得表面干净的二维材料，有利于后续制备出界面干净、质量高的异质结样品；解理后得到的二维材料不带静电，可大大降低材料的吸尘能力。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种利用金属胶带解理二维材料的方法。

背景技术

机械解理技术已经成为制备高质量二维材料的重要方法之一，在二维材料本征物性的研究方面展现出了独特的优势。目前所用的机械解理方法，一般是用传统的胶带作为解理工具，即在聚合物薄膜上涂覆有机胶，依靠有机胶的粘附力，来实现对晶体材料的解理。

传统的机械解理方法往往在解理后所得的晶体材料上有胶残留，而且解理后的材料由于晶体复制和解理过程中难以避免的摩擦起电而带有静电，容易吸附灰尘。高质量的异质结样品需要二维材料表面干净，因此胶残留和易吸尘不利于高质量器件的制备，使器件性能大打折扣。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种机械解理二维材料的方法。该方法利用聚合物薄膜支撑“金属胶带”来代替传统的胶带，利用金属对晶体材料的粘附性，来实现对材料的解理，本发明方法能解决现有技术中胶残留和静电问题，能更高效的获得更清洁、更高质量的二维材料，以制备更高性能的器件。

本发明中，用聚合物薄膜作为支撑，将金属贴合在聚合物薄膜上，形成机械解理用的胶带，再采用与传统胶带解理相似的步骤来解理。将要解理的晶体材料压在两个金属胶带之间，由于晶体与金属之间较粘，揭开金属胶带后，晶体被一分为二，实现晶体的复制，经过多次晶体的复制，晶体逐渐变薄，晶体覆盖面积逐渐变大，随后将覆盖薄层晶体的胶带粘贴到干净的衬底上，然后将胶带揭起，完成二维材料的解理。本发明的技术方案具体介绍如下。

一种利用金属胶带解理二维材料的方法，金属胶带包括聚合物膜层和金属层；金属层为金属箔层或者金属膜层，金属层的上、下表面分别命名为A面和B面，金属层的A面紧贴在聚合物膜层上，B面用于和待解理晶体材料相接触；具体步骤如下：

步骤一、将待解理晶体材料置于两个金属胶带之间，用力压紧，再揭开金属胶带，使待解理的晶体材料粘附在金属层B面上，多次重复此步骤，实现二维材料的剥离；

步骤二、将金属胶带上覆盖有薄层晶体材料一面与干净的衬底贴合，再将金属胶带揭起，晶体被解离，有新鲜解离的薄层晶体留在衬底上，完成二维材料的解理。

优选的，金属层为金属箔层时，金属胶带的制备方法如下：

S1：对聚合物薄膜做表面活化处理，使聚合物薄膜表面暴露出悬挂键；

S2：用尖锐物将金属箔上表面的氧化层刮掉；

S3：将步骤S1中表面活化的聚合物薄膜和金属箔上表面紧贴后，用压片机将二者紧压在一起；

S4：在室温、空气氛围中对金属箔下表面清洁并去氧化；

S5：将经过步骤S4处理的金属箔胶带液封于异丙醇中，传入手套箱内，用惰性气氛吹干，即完成了金属胶带的制备。

上述步骤S1中，聚合物薄膜为柔性聚合物材料，聚合物薄膜起支撑作用，其采用聚酰亚胺；采用氧等离子体处理聚合物薄膜的表面。