[发明专利]一种大面积连续超薄二维Ga2

权利要求书

1.一种大面积连续超薄二维Ga₂O₃非晶薄膜的制备方法，其特征在于，以液态金属Ga为原料，基于其表面超薄钝化层的形成原理，控制液态金属Ga与有机柔性衬底接触，利用液态金属的流动性和有机柔性衬底表面的粘性，通过印刷法制备大面积超薄透明的二维Ga₂O₃非晶薄膜；

所述的大面积连续超薄二维Ga₂O₃非晶薄膜的制备方法，包含下列步骤：

1)加热金属Ga至其熔点29.8℃以上，使其熔化成液态；采用塑料吸管吸取液态金属Ga置于胶带上，将液态金属Ga在胶带边缘涂抹，将表面形成的暗色氧化层刮掉，露出具有金属光泽的表面；

2)采用有机柔性衬底，控制液态Ga金属与有机柔性衬底接触，移动印刷，在有机柔性衬底表面制备一层超薄透明无Ga污染和聚集的二维Ga₂O₃非晶薄膜；

3)将有机柔性衬底上的二维Ga₂O₃非晶薄膜转移至其它衬底。

2.根据权利要求1所述的大面积连续超薄二维Ga₂O₃非晶薄膜的制备方法，其特征在于，二维Ga₂O₃非晶薄膜的形成主要来源于液态Ga与有机柔性衬底上的吸附氧或空气中的氧反应。

3.根据权利要求1所述的大面积连续超薄二维Ga₂O₃非晶薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的有机柔性衬底为PDMS或PVC。

4.根据权利要求1所述的大面积连续超薄二维Ga₂O₃非晶薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中有机柔性衬底上的二维Ga₂O₃非晶薄膜转移通过范德华力的方式转移至其它刚性衬底：Si、SiO₂、Al₂O₃、GaN、SiN或石英玻璃上；或者，通过光刻胶转移，通过丙酮溶解至溶液，用滴定的方式转移至其它任何衬底表面。

5.根据权利要求1所述的大面积连续超薄二维Ga₂O₃非晶薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中制备得到的二维Ga₂O₃非晶薄膜表面平整干净，无Ga污染残留和聚集，厚度控制在1～20nm，二维Ga₂O₃非晶薄膜表面尺寸控制在10微米到英寸甚至晶圆级别。

6.一种权利要求1至5之一所述方法制备的大面积连续超薄二维Ga₂O₃非晶薄膜的应用，其特征在于，以二维Ga₂O₃非晶薄膜为模板，制备系列二维超薄Ga系半导体薄膜材料。

7.根据权利要求6所述的大面积连续超薄二维Ga₂O₃非晶薄膜的应用，其特征在于，利用CVD管式炉对二维Ga₂O₃非晶薄膜进行不同条件下的高温气氛处理，将二维Ga₂O₃非晶薄膜转变为二维Ga₂O₃、GaN、GaS、GaSe、GaTe、GaP或GaAS的非晶、单晶或多晶半导体材料。

8.根据权利要求7所述的大面积连续超薄二维Ga₂O₃非晶薄膜的应用，其特征在于，高温气氛处理的温度选择300～1000℃，反应时间为5～600min，反应气氛来源于气体，或者来源于固体前驱体粉末热蒸发。

9.根据权利要求8所述的大面积连续超薄二维Ga₂O₃非晶薄膜的应用，其特征在于，二维超薄Ga系半导体薄膜材料的厚度控制在1～20nm，晶相结构通过转变温度控制。