[发明专利]一种利用高级脂肪醇或高级脂肪酸转移二维材料的方法

说明书

本发明涉及二维材料领域，具体为一种利用高级脂肪醇或高级脂肪酸转移二维材料的方法，适用于基体上的二维材料单晶或薄膜的洁净无褶皱转移。将加热熔融后的高级脂肪醇或脂肪酸旋涂在基体上生长的二维材料表面，冷却固化得到高级脂肪醇或脂肪酸/二维材料/基体复合体；利用刻蚀液腐蚀掉基体，得到高级脂肪醇或脂肪酸/二维材料复合体；将高级脂肪醇或脂肪酸/二维材料复合体转移到温水表面，使高级脂肪醇或脂肪酸/二维材料复合体充分舒展；将高级脂肪醇或脂肪酸/二维材料复合体转移到目标基体表面，从而实现二维材料的转移。本发明方法使得转移的二维材料表面具有更高的清洁度及更少的褶皱，为二维材料的物性研究与实际应用奠定了基础。

技术领域：

本发明涉及二维材料领域，具体为一种利用高级脂肪醇或高级脂肪酸转移二维材料的方法，适用于基体上的二维材料单晶或薄膜的洁净无褶皱转移。

背景技术：

自2004年，原子级厚度石墨烯材料被成功剥离以来，以石墨烯为代表的二维材料因其与块体材料迥异的独特物理化学性质而得到广泛关注，且在诸多领域展现了巨大的应用前景，例如电子/光电子器件、自旋器件、太阳能电池、传感、探测等。二维材料的高效制备是决定其能否应用的关键，化学气相沉积法在可控制备大尺寸二维材料单晶或薄膜方面展示出独特优势。但是在化学气相沉积法中需要将二维材料生长在特定基体表面，因此如何将二维材料从生长基体完整转移到目标基体表面是至关重要的一步。目前采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等高分子转移介质实现二维材料的完整转移已经得到了广泛的应用。但该类高分子转移介质由于分子链较大，与二维材料表面具有较强的相互作用力，因此经过有机溶剂清洗之后的二维材料表面仍然有大量的有机物残留。此外在二维材料生长后的降温过程中，由于二维材料与基体的热膨胀系数差异较大，二维材料表面会产生大量的褶皱，这些褶皱会伴随整个转移过程。因此转移到目标基体上的二维材料，表面会存在大量的褶皱及高分子介质残留，严重阻碍了相关物性测量以及在光电器件等领域中的应用。

以正十四烷醇和正十四羧酸为代表的小分子高级脂肪醇和脂肪酸，由于其与二维材料表面的相互作用较弱，且在很多有机溶剂中均具有良好的溶解性，容易从二维材料表面去除，因此转移后的二维材料具有更高的清洁度。此外由于该类小分子均具有较高的线膨胀系数，在转移过程中，采用温水加热舒展可以大幅度消除二维材料的褶皱。由此可见，小分子高级脂肪醇和脂肪酸有望实现二维材料清洁无褶皱转移，这对二维材料的物性研究与薄膜的实际应用具有重要意义。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种利用高级脂肪醇或高级脂肪酸转移二维材料的方法，该方法利用小分子高级脂肪醇或高级脂肪酸作为转移介质，转移特定基体上的二维材料单晶或薄膜，使得转移的二维材料表面具有更高的清洁度及更少的褶皱。

本发明的技术方案是：

一种利用高级脂肪醇或高级脂肪酸转移二维材料的方法，高级脂肪醇或脂肪酸作为转移介质，该方法包括以下步骤：

步骤1：将加热熔融后的高级脂肪醇或脂肪酸旋涂在基体上生长的二维材料表面，然后冷却固化，得到高级脂肪醇或脂肪酸/二维材料/基体复合体；

步骤2：利用刻蚀液腐蚀掉基体，得到高级脂肪醇或脂肪酸/二维材料复合体；

步骤3：将高级脂肪醇或脂肪酸/二维材料复合体转移到温水表面，使高级脂肪醇或脂肪酸/二维材料复合体充分舒展，以消除原有的二维材料褶皱；

步骤4：将高级脂肪醇或脂肪酸/二维材料复合体转移到目标基体表面，真空热退火以去除二维材料与目标基体之间的水分，使高级脂肪醇或脂肪酸/二维材料复合体与目标基体紧密贴合：

步骤5：利用有机溶剂清洗去除高级脂肪醇或脂肪酸涂层，从而实现二维材料的转移。