[发明专利]一种薄层二维材料的转移方法

说明书

本发明涉及薄层材料集成与应用领域，特别涉及一种薄层二维材料的转移方法。将制备好的薄层二维材料湿法旋涂第一转移膜，将第二转移膜附着于第一转移膜之上，再通过显微镜头下定位转移的方法进行薄层二维材料到目标衬底、电极或者其他薄层材料上的精准转移。使用本发明可以使与衬底结合力高的材料也能精准转移到目标衬底的目标位置，实现制备少见或者难以生长的异质结或者精准构筑器件，同时实现目标衬底为超薄硅和阵列化电极的转移应用。

技术领域

本发明涉及薄层材料集成与应用领域，特别涉及一种薄层二维材料的转移方法。

背景技术

半导体材料和器件应用的发展趋势是小型化，而这种小型化的极致则趋向单原子层的薄层二维材料。目前，薄层二维材料是国际上材料界研究的热点。二维材料具有原子级的厚度、多样的组分组成、性质的层数依赖性等特殊性质。而对于二维材料的转移方法目前主要有干法转移及湿法转移两种。干法转移为用胶膜粘附材料进行转移；湿法转移为旋涂上高聚物后，腐蚀掉原衬底，随后用目标衬底捞取介质薄膜，转移到其上。但二者各有优缺点，例如干法转移可以实现精准转移但其只适用于机械剥离的、与衬底结合力弱的材料，而那些在高温下通过化学气相沉积法等方法合成的二维材料与衬底结合力强，干法转移不适用。而湿法转移可以进行上述与衬底结合力强的材料的转移，但其无法实现对具有微观尺度的二维材料的精准转移，而材料的精准定位转移对于后续的器件制作、集成与应用是必需的。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种薄层二维材料的转移方法，包括：

提供初始衬底，所述初始衬底表面形成有薄层二维材料；

在所述初始衬底和薄层二维材料表面形成第一转移膜，所述第一转移膜与所述薄层二维材料的接触面为第一表面，所述第一表面的对应反面为第二表面，所述第一转移膜的第一表面与薄层二维材料的粘附力大于初始衬底和薄层二维材料的粘附力；

利用所述第一转移膜将薄层二维材料从初始衬底表面剥离；

在所述第一转移膜的第二表面粘贴第二转移膜，利用第二转移膜将薄层二维材料和第一转移膜定位并转移到目标衬底的表面；

依次去除第二转移膜、第一转移膜，实现薄层二维材料到目标衬底的转移。

可选的，所述第二转移膜为热释放转移胶膜。

可选的，所述热释放转移胶膜为PDMS胶膜、PBS胶膜或PVC胶膜。

可选的，去除所述第二转移膜的方法为：加热到80-100℃，实现第一转移膜从第二转移膜上的热释放。

可选的，所述第一转移膜为PS膜、PMMA膜、PVA膜、PC膜、PCL膜其中的一种。

可选的，当所述第一转移膜为PS膜，形成所述PS膜的工艺步骤为：在所述初始衬底和薄层二维材料表面旋涂PS甲苯溶液，先进行15秒转速为500rpm的旋涂，加速度为100-150rpm/s，再进行60秒3000rpm的旋涂，加速度为400-500rpm/s，再加热至100℃烘烤并保持60秒，形成PS膜。

可选的，所述PS甲苯溶液为150-175mg的聚苯乙烯加入1ml甲苯溶液的比例所配置的PS溶液。

可选的，去除所述第一转移膜的方法包括：将粘附有PS膜的目标衬底浸没到甲苯中去除PS膜。

可选的，在所述第一转移膜表面粘贴有第二转移膜之前，先在第一转移膜的边缘形成裂口，注入少量去离子水，将所述第一转移膜及所述第一转移膜表面粘附的所述薄层二维材料与所述初始衬底剥离，将剥离后的所述第一转移膜的第二表面贴附到所述第二转移膜上。

可选的，所述薄层二维材料为二硫化钼、二硫化钨、石墨烯、二硒化钨、硒化铂、氮化硼、硒化铟、超薄硅、阵列化的电极其中的一种。

综上所述，本发明的有益效果在于：