[发明专利]二维材料在不同衬底间的转移方法

说明书

本发明涉及二维材料转移技术领域，尤其涉及一种二维材料在不同衬底间的转移方法。二维材料在不同衬底间的转移方法包括如下步骤：使用碱金属卤化物制作衬底；将机械剥离的原始样品粘附在衬底表面，在光学显微操作台上选出目标样品；在衬底的旁边滴加去离子水使目标样品漂浮，通过探针挑起目标样品并将其移动到硅片上；对目标样品上残留的碱金属卤化物进行后续处理，完成二维材料的转移。本发明能够解决样品附带较难去除的污染物的问题，同时使用纳米级钨针，可以挑起较小尺度的样品且不易对样品造成破坏，实现对样品的无损转移。

技术领域

本发明涉及二维材料转移技术领域，特别涉及一种二维材料在不同衬底间的转移方法。

背景技术

二维材料因其独特的特性而在材料科学界受到了极大的关注，如多功能能带结构、高载流子迁移率、可调谐光电特性、高催化活性等，这些二维构建模块也使各种新颖结构的构建成为可能，如具有新特性和功能的范德华异质结构。在过去的几年中，已经开发了几种方法来将二维材料转移和集成到功能结构中诸如聚合物层辅助湿法转移、干法转移、表面能辅助、楔形转移、热释放胶带辅助、表面能辅助、鼓泡转移以及真空热压法等转移技术已大量应用于2D材料的研究中。然而，在转移阶段经常发生一些问题如对样片造成损伤或污染，如聚合物残留，往往会造成性能的下降。克服这些问题的关键是要开发出一种干净、可行、精确的转移方法，这样二维材料的研究和应用才能不受阻碍地进行和发展。

转移二维材料的一个基本挑战是将二维材料从原始基板上分离出来，而不对它造成破坏或引入污染。现有的表面能辅助法具有较大优势，将机械剥离于硅片上的样品放置在乙醇溶液中，较低的体系吉布斯自由能和较弱的MoS₂与乙醇之间的黏附能使乙醇溶液自发地嵌入到MoS₂与SiO₂之间，有利于二维材料与原基体的分离。2D材料和衬底之间的粘附能量减少，使探针能够撬起二维材料。通过探针的精确控制，2D材料可以成功地转移到目标基板上。一旦2D材料被放置在目标位置上，乙醇就会自动蒸发，退火后整个转移过程就完成了。但是由于硅片与样品之间依然存在一定的吸附力，探针无法直接伸入其中的间隙，需要对样品反复拨动，这样很容易对样品造成损害。另外，对于二维材料在量子光学方面的应用，残留的乙醇溶液会影响单光子发射性能。

聚合物湿法转移是现有技术中应用较为广泛的一种，使用PMMA等聚合物做支撑随后用有机溶液溶解清洗掉。然而，在实际操作中样品往往会有聚合物残留对样品造成污染，这无疑会影响到样品的性能和使用。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种二维材料在不同衬底间的转移方法，能够解决样品附带较难去除的污染物的问题以及对于较小尺度的样品在转移时容易造成破坏的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供的一种二维材料在不同衬底间的转移方法，包括如下步骤：

S1、使用碱金属卤化物制作衬底；

S2、将机械剥离的原始二维材料样品粘附在衬底表面，将衬底放

置在光学显微操作台上，使用物镜选出目标二维材料样品；

S3、将探针固定在光学显微操作台上并进行调节，在衬底的旁边缓慢滴加去离子水，使目标二维材料样品漂浮；

S4、将探针伸到目标二维材料样品的底部，挑起目标二维材料样品；

S5、将使用碱金属卤化物制作的衬底换为硅片，移动探针将目标二维材料样品置于硅片上，完成目标二维材料样品的初步转移；

S6、对目标二维材料样品上残留的碱金属卤化物进行后续处理，完成目标二维材料样品的转移。

进一步地，碱金属卤化物为氯化钠或氯化钾或溴化钾。

进一步地，衬底尺寸为10mm×10mm×1mm。

进一步地，光学显微操作台为手动操作台，x轴、y轴、z轴移动范围均为13mm，分辨率均为0.01mm。