[发明专利]在2D材料上的分子的组装以及电子设备

说明书

本发明涉及用于在形成在基底(102)上的二维材料(104)的表面上组装分子(108)的方法，该方法包括：在二维材料的表面上形成包括电绝缘化合物或半导体化合物中的至少一种的间隔层(106)，在间隔层上沉积分子，在升高的温度下对具有间隔层和分子的基底进行退火持续退火时间段，其中，温度和退火时间为使得分子的至少一部分被允许通过间隔层朝向二维材料的表面扩散以在二维材料的表面上组装。本发明还涉及电子设备。

技术领域

本发明涉及一种用于在形成在基底上的二维材料的表面上组装分子的方法。本发明还涉及一种电子设备。

背景技术

近来已经提出了在二维材料(2D材料)例如石墨烯上组装有机分子以提供增强的2D材料的电子特性的可能性。在2D材料上的分子的组装还可以提供用于创建具有在裸2D晶体中不可用的特性的新型2D材料的手段。

似乎2D晶体上的分子的组织和构象可以通过2D材料与沉积的分子之间的相互作用而影响2D材料的电子结构。然而，重要的是分子在2D材料上形成层而不是形成紧密堆积的岛。

传统上，在超高真空(UHV)条件下将分子沉积至2D材料上。然而，通过在UHV条件下分子升华到2D材料上而制备的分子-2D材料复合物在化学上不稳定，并且分子-2D材料复合物在暴露于环境条件下时会劣化，并且这使分子-2D材料对于一些实现方式例如采用掺杂的2D材料的实现方式中的使用复杂化，其中可以通过对在2D材料的表面上的掺杂剂分子的组装来实现掺杂。

因此，在用于制备在2D材料表面上具有分子层的2D材料的复合材料的工艺中存在改进的空间。还似乎需要这种具有改进的化学稳定性的复合材料。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺点和其他缺点，本发明的目的是提供允许制备在2D材料上包括分子层的复合物的方法，该复合物不仅在超高真空和低温下化学稳定，而且还在较高温度和压力条件例如环境条件下化学稳定。

根据本发明的第一方面，因此提供了一种用于在形成在基底上的二维材料的表面上组装分子的方法，该方法包括：在二维材料的表面上形成包括电绝缘化合物或半导体化合物中的至少一种的间隔层，在间隔层上沉积分子，在升高的温度下对具有间隔层和分子的基底进行退火持续退火时间段，其中，温度和退火时间为使得分子的至少一部分被允许通过间隔层朝向二维材料的表面扩散以在二维材料的表面上组装。

本发明基于以下实现：允许分子通过间隔层扩散以在二维材料的表面上组装。因此，分子不直接沉积在2D材料的表面上；而是首先在2D材料上形成间隔层。接下来，将分子沉积在间隔层上并且在退火处理期间在预定温度下通过间隔层朝向2D材料的表面扩散持续预定时间段。

根据本发明的构思，在沉积分子时不需要超高真空。此外，间隔层提供用于使在2D材料的表面上组装的分子嵌入，这至少部分地负责提供在2D材料的表面上的分子组装的化学稳定性。

根据本发明构思的2D材料优选地仅包括单个原子层或者一个或更多个原子种类的仅几个原子层。

形成间隔层的电绝缘化合物或半导体化合物可以是在退火处理期间允许分子通过化合物的扩散的任何这样的化合物。间隔层优选地为固体间隔层。

在一些可能的实现方式中，半导体化合物可以为宽带隙半导体。宽带隙半导体可以具有大于2eV的带隙。

应当广义地解释退火温度在升高的温度下，但是优选地高于室温。退火时间和温度可以基于若干因素例如间隔层的化合物的特性。通常，间隔层的化合物与退火时间和温度之间的相互作用应当使得在退火期间分子被允许通过间隔层扩散。

在一些实施方式中，在分子已经沉积在间隔层上之后，利用包括电绝缘化合物的至少一个封装层对间隔层进行封装。因此，沉积在间隔层上的分子设置有封装，这有利地提供对2D材料上的分子组装的进一步改善的化学稳定性。封装层可以包括与间隔层相同的化合物。