[發(fā)明專(zhuān)利]一種轉(zhuǎn)移二維納米薄膜的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210277736.4
• 申請(qǐng)日: 2012-08-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103572284A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐明生
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 徐明生
• 主分類(lèi)號(hào): C23C26/00
• 分類(lèi)號(hào): C23C26/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)移二維納米薄膜的方法，特別是涉及一種從合成該二維納米薄膜的襯底上將所合成的二維納米薄膜轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基底上的方法。

背景技術(shù)

由于其獨(dú)特的物理、化學(xué)、光電子等性能，二維層狀材料不僅受到學(xué)術(shù)界，而且也受到工業(yè)界廣泛關(guān)注。二維層狀納米材料包括石墨烯薄膜、金屬硫族化合物(metal?chalcogenides)、氮化硼(boron?nitride)薄膜、硅烯(silicene)薄膜、鍺烯(germanene)薄膜或元素周期表中第四主族的其它元素構(gòu)成的類(lèi)石墨烯薄膜等，這類(lèi)納米材料具有非常廣泛的應(yīng)用前景。

石墨烯具有卓越的二維電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)性能以及化學(xué)穩(wěn)定性,石墨烯在超快光電子器件、潔凈能源、傳感器等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。電子在石墨烯中傳輸速度是硅的150倍，IBM等著名公司已經(jīng)制備速度可達(dá)太赫茲的超快速光電子器件，美國(guó)加州大學(xué)利用石墨烯研制成光學(xué)調(diào)制解調(diào)器，有望將網(wǎng)速提高1萬(wàn)倍；全球每年半導(dǎo)體晶硅的需求量在2500噸左右，石墨烯如果替代十分之一的晶硅制成高端集成電路如射頻電路，市場(chǎng)容量至少在5000億元以上。因?yàn)槭┲挥?.3%的光吸收，這使石墨烯可用于制備光電子器件如顯示器件、太陽(yáng)能電池、觸摸面板等的柔性透明電極，從而取代成本昂貴、資源稀少、不可自由折疊的由銦為主要成分的ITO透明導(dǎo)電膜。據(jù)報(bào)道，2011年全球ITO透明導(dǎo)電膜的需求量在8500萬(wàn)-9500萬(wàn)片，這樣，石墨烯替代ITO透明導(dǎo)電膜的發(fā)展空間巨大。由于石墨烯獨(dú)特的電子傳輸特性，作為傳感器，它具有單分子的敏感性。經(jīng)過(guò)近幾年的快速發(fā)展，石墨烯產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)在觸摸屏應(yīng)用上。二維的氮化硼是絕緣材料，氮化硼用于石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管的絕緣層可以大大地提高器件的性能。不同于零帶隙的石墨烯，單層的硫化鉬晶體是直接帶隙半導(dǎo)體，可以用作發(fā)光器件、低功耗邏輯電路以及新穎的Valleytronics。除了具有與石墨烯類(lèi)似的電子特性外，硅烯(由單層的硅原子組成的二維材料)與鍺烯(由單層的鍺原子組成的二維材料)還具有石墨烯沒(méi)有的拓?fù)浣^緣特性，使其可以用于制備自旋電子器件。因此，二維材料的產(chǎn)業(yè)化將是對(duì)材料、信息、能源、生物醫(yī)學(xué)工業(yè)的一次革命性變革！

目前，能夠大面積地制備石墨烯、氮化硼以及硫化鉬等二維納米薄膜的方法主要包括化學(xué)氣相沉積法(CVD)、碳偏析(surface?segregation)法以及物理氣相沉積方法[公開(kāi)號(hào)：CN101913598A]；并且制備高質(zhì)量的二維納米薄膜往往都需要特定的催化層襯底如金屬Ni,Cu,Ru,Pt,Pd,Au,Co等，而不是在任何襯底上都可以合成高質(zhì)量的二維納米薄膜。這意味著應(yīng)用二維納米薄膜時(shí)需要將在一定的催化層襯底上合成的二維納米薄膜轉(zhuǎn)移到應(yīng)用時(shí)的目標(biāo)基底，比如如果需要將石墨烯應(yīng)用于場(chǎng)效應(yīng)晶體管，就必須將在一定催化層如銅箔、鎳膜等上合成的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基底如SiO₂,HfO₂,或h-BN(氮化硼)等絕緣層上。