[发明专利]一种基于二维材料的可重复读写方法

说明书

本发明公开了一种基于二维材料的可重复读写方法，属于信息储存技术领域，该方法包括将原材料制备成微观平整的二维材料；通过原子力显微镜的接触模式表征二维材料的摩擦力，得到纳米黑板和扫描区域的初始摩擦力；通过原子力显微镜的敲击模式在不改变二维材料形貌下改变纳米黑板的表面接触质量，实现图样刻印，并得到刻印后的纳米黑板；使用原子力显微镜的接触模式对刻印后的纳米黑板进行扫描，实现图样读取；通过原子力显微镜的侧向力模式使扫描区域的摩擦力恢复到初始摩擦力，实现可重复读写。本发明实现了二维材料的可重复读写刻印，在二维材料上表现出二进制图样或具体图像的信息录入、读取和擦除，在石墨烯上存储密度达到1600GB/msupgt;2/supgt;。

技术领域

本发明属于信息储存技术领域，尤其涉及一种基于二维材料的可重复读写方法。

背景技术

原子力显微镜与光学显微镜、电子显微镜相比，能够在非真空环境下，扫描出样品的形貌，能够测量微材料的高度、摩擦力等。因而被广泛的应用于航空航天、材料科学、微电子等领域。敲击模式作为原子力显微镜的主要工作模式之一，相比于接触模式，敲击模式下探针间断地与样品接触，极大地降低了针尖与样品之间的相互作用力。

原子力显微镜在接触敲击模式可获取纳米材料的摩擦力图，以此作为纳米刻印的主要依据。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于二维材料的可重复读写方法实现了二维材料的可重复读写刻印。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于二维材料的可重复读写方法，包括以下步骤：

S1、将原材料制备成微观平整的二维材料；

S2、通过原子力显微镜的接触模式对二维材料进行扫描，对二维材料的摩擦力进行表征，得到得到纳米黑板和扫描区域的初始摩擦力；

S3、通过原子力显微镜的敲击模式对纳米黑板进行扫描，在不改变二维材料形貌下改变纳米黑板的表面接触质量，实现图样刻印，并得到刻印后的纳米黑板；

S4、使用原子力显微镜的接触模式对刻印后的纳米黑板进行扫描，得到含有图像信息的摩擦力图，实现图样读取；

S5、通过原子力显微镜的侧向力模式对刻印后的纳米黑板整体进行多次横向扫描，使扫描区域的摩擦力恢复到初始摩擦力，实现可重复读写。

本发明的有益效果为：利用二维材料作为存储材料，并利用原子力显微镜的敲击、接触和侧向力模式实现在二维材料上信息录入、读取和擦除，具有可重复读写、操作简单和存储密度大的优点。

进一步地，所述步骤S1具体为通过机械剥离法，将原材料附着在硅基底上，并通过金相显微镜找出规则薄层，得到样貌平整的二维材料。

上述进一步方案的有益效果为：通过金相显微镜选取二维材料中的规则薄面，避免由于材料的不平整带来的刻印内容的丢失。

进一步地，所述步骤S2中的纳米黑板为原子力显微镜的接触模式在二维材料上的扫描区域。

上述进一步方案的有益效果为：原子力显微镜的敲击模式会改变二维材料表面的接触质量，摩擦力改变，按压区域和未按压区域在摩擦力图中呈现不同摩擦力大小。

进一步地，所述步骤S3中具体为利用原子力显微镜的敲击模式，通过设定不同的扫描尺寸及比例，对纳米黑板进行多次扫描，改变纳米黑板上不同区域的接触质量，在纳米黑板上进行图样刻印，得到刻印后的纳米黑板。

上述进一步方案的有益效果为：通过调整扫描尺寸和比例，对纳米黑板进行重复扫描，更能够得到所需的图样，避免刻印图样的单一性。