[发明专利]一种二维材料低接触应力的转移方法

摘要

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。

主权项

1.一种二维材料低接触应力的转移方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：/n步骤1：不同厚度、浓度的PVA薄膜的制备/na、0.1-0.3mm厚、5%-15%浓度的PVA薄膜的制备/na1：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%；/na2：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；/na3：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；/na4：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；/nb、0.8-1.2mm厚、10%-30%浓度的PVA薄膜的制备/nb1：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%；/nb2：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；/nb3：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；/nb4：用直径大于光盘且洁净的培养皿盖住步骤b3得到的光盘，10-12小时，光盘上的溶液蒸发干，形成薄膜；/nb5：将步骤b4得到的光盘放在平整的桌面上，有膜的一面朝上，以步骤b3相同滴液方式滴b2溶液，重复步骤b4；/nb6：将步骤b5重复2-3次，得到覆有0.8-1.2mm厚、10%-30%浓度的PVA薄膜的光盘；/n步骤2：转移二维材料到指定衬底上/na、用胶带粘一块二维材料，反复对粘，然后贴在正方形洁净硅片上；把得到的硅片放在显微镜下找到希望转移的二维材料；/nb、剪一块正方形的PDMS，贴在一片洁净、透明的玻璃片上，用小刀在步骤a4得到的光盘上，切一个等腰三角形的PVA薄膜，切得的三角形PVA薄膜小于正方形的PDMS，并将三角形PVA薄膜上表面贴到PDMS上；/nc、将步骤a得到的硅片,固定在转移平台上，将步骤b得到的玻璃片固定在转移平台的机械臂上，有三角形PVA薄膜的面朝下；操作转移平台上的显微镜聚焦到硅片上的待转移的二维材料上，控制机械臂X，Y方向移动，使得三角形PVA薄膜与硅片上的待转移的二维材料在XY方向上一致；控制机械臂Z方向移动，使得三角形PVA薄膜随着机械臂慢慢下降，直至PVA薄膜与带转移的二维材料重合，此时，待转移的二维材料周围能看到一圈一圈的干涉条纹，说明待转移的二维材料已经与PVA薄膜贴在一起；/nd、保持机械臂不动，打开转移平台上的加热装置，加热到70℃，加热1分钟；控制机械臂Z方向上抬，此时三角形的PVA薄膜会与PDMS薄膜脱离，粘在待转移的二维材料上；/ne、待硅片冷却至室温，用镊子夹取三角形的一角，轻轻撕下，此时待转移的二维材料便脱离硅衬底粘在三角形PVA薄膜上；/nf、用小刀在步骤b6得到的光盘上切一块正方形的PVA薄膜，正方形的PVA薄膜的边长小于等腰三角形的最小边长，并贴在步骤d中的PDMS薄膜上，将载有PDMS薄膜和PVA薄膜的玻璃片放到加热平台上50℃加热10分钟；/ng、取下玻璃片冷却至室温，将步骤2的e中得到的粘有待转移样品的等腰三角形PVA面贴在步骤2的f得到的正方形的PVA上，要求有样品的位置在正方形上，用镊子尖端把等腰三角形的PVA大于正方形PVA的三个角轻戳在正方形的PDMS上，保证粘住；/nh、再剪一块PDMS薄膜粘在玻璃片上，将需要被转移到的目标衬底粘在PDMS上，并把玻璃片放在转移平台上，将步骤g得到的玻璃片有样品的一面朝下装到转移平台上的机械臂上，操作转移平台上的显微镜聚焦到目标衬底上希望转移到的位置，控制机械臂X、Y方向移动，使得三角形PVA薄膜上样品的位置与希望转移到的位置在XY方向上一致；控制机械臂Z方向移动，使得三角形PVA薄膜随着机械臂慢慢下降，直至PVA薄膜上的样品落在目标衬底上；一旦看到PVA上的样品边缘出现条纹，立即停止下压；/ni、保持机械臂不动，打开转移平台上的加热装置，加热到70℃，加热1分钟；控制机械臂Z方向上抬，此时三角形的PVA薄膜脱落，粘在目标衬底上的希望转移到的位置上；/nj、取下目标衬底，倾斜45度放入去离子水中，等待20秒，取出；/nk、将步骤j得到的目标衬底自然干,至此二维材料转移完成。/n