[发明专利]一种空气敏感性二维材料器件的封装设备及封装方法

说明书

本发明公开了一种空气敏感性二维材料器件的封装设备及封装方法，属于二维材料封测领域。利用此设备的封装方法是采用在惰性气体环境下，将二维材料器件封装于采用底座、封盖玻片及高于二维材料器件厚度的封装胶形成的密闭空间中，以此方法封装空气敏感性二维材料器件，避免了传统的在待测二维材料上下各叠一层石墨烯或氮化硼封装时易产生的轨道杂化的问题，保护材料免受或少受外界环境的影响，同时利用设备进行两次的拉曼测试，排除封盖玻片影响，为空气敏感性二维材料器件的后续研究测试提供了安全稳定的环境。

技术领域

本发明属于二维材料封测领域，更具体地说，涉及一种空气敏感性二维材料器件的封装设备及封装方法，可以实现对二维材料半导体器件的高效封装、测试与保护。

背景技术

自2004年石墨烯被发现以来，探寻其他新型二维晶体材料一直是二维材料研究领域的前沿。正如石墨烯一样，大尺寸高质量的其他二维晶体不仅对于探索二维极限下新的物理现象和性能非常重要，而且在电子、光电子等领域具有诸多新奇的应用。近年来，除石墨烯外，二维六方氮化硼、过渡族金属硫化物、氧化物、黑磷等二维材料也被制备出来，极大地拓展了二维材料的性能和应用。

石墨烯与其余二维材料的发现与制备翻开了研究应用新型二维材料的篇章。在这些探索与研究中，二维材料的制备是非常重要的一环。针对我们所需要研究的二维材料以及电子产品等的高性能、多功能、高可靠性等要求，我们需要将封装操作这一流程做的更好、更快、更薄，而二维材料的封装操作往往还需要考虑二维材料的空气敏感性，比如，二维材料化学性质普遍不稳定，卤族化合物、过渡族金属硫/氧化物、黑磷等，易与空气中水与氧气反应而受污染，等等。并且低维量子器件的工作环境对温度、湿度、气溶微粒浓度等都有严苛的要求。

传统的二维材料封装方法是在待测二维材料上下各叠一层石墨烯或氮化硼以隔绝空气。但是这样的封装方法会影响光学测试与电输运测试的结果。在上下叠盖其它二维材料(如石墨烯、氮化硼等)的做法，会影响待测二维材料光学测试与电输运测试的结果。以单层二硫化钼为例，当其被六方氮化硼上下封装后，出现轨道杂化，且受到来自六方氮化硼的范德华力压力。这使得封装后的二硫化钼由直接带隙转变为间接带隙，不利于二维材料的进一步研究。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有在待测二维材料上下各叠一层石墨烯或氮化硼封装时易产生轨道杂化的问题，本发明提供一种空气敏感性二维材料器件的封装设备及封装方法。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种空气敏感性二维材料器件的封装方法，在惰性气体环境下，将二维材料器件封装于采用底座、封盖玻片及高于二维材料器件厚度的封装胶形成的密闭空间中，所述底座及封装胶采用电磁屏蔽材料。

进一步地，所述封装胶中含有石墨烯粉末。

进一步地，所述石墨烯粉末的量占封装胶体积分数的10～15％。

进一步地，所述底座选自金属基覆铜板或喷涂坡莫合金的陶瓷片。

进一步地，所述封盖玻片所在的高度通过拉曼峰确定：第一次测试样品时样品出现拉曼峰值，放置封盖玻片后再次测量样品时同时检测到样品拉曼峰与封盖玻片的拉曼峰，当二者的拉曼峰存在重叠时，改变封盖玻片的高度，使二者的拉曼峰错开。

进一步地，所述封装胶的高度通过封盖玻片的高度确定。

本发明还提供一种用于实现上述封装方法的空气敏感性二维材料器件的封装设备，包括置于集成腔体内部的给胶装置、固定装置及操作装置；所述操作装置用于控制给胶装置移动。

进一步地，所述封装设备还包括置于集成腔体内部的拉曼光谱仪。