[發(fā)明專利]一種大面積連續(xù)超薄二維Ga2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911097629.1
• 申請(qǐng)日: 2019-11-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110854013B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉寶丹;李晶;張興來(lái)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種大面積連續(xù)超薄二維Ga₂O₃非晶薄膜的制備方法，其特征在于，以液態(tài)金屬Ga為原料，基于其表面超薄鈍化層的形成原理，控制液態(tài)金屬Ga與有機(jī)柔性襯底接觸，利用液態(tài)金屬的流動(dòng)性和有機(jī)柔性襯底表面的粘性，通過(guò)印刷法制備大面積超薄透明的二維Ga₂O₃非晶薄膜；

所述的大面積連續(xù)超薄二維Ga₂O₃非晶薄膜的制備方法，包含下列步驟：

1)加熱金屬Ga至其熔點(diǎn)29.8℃以上，使其熔化成液態(tài)；采用塑料吸管吸取液態(tài)金屬Ga置于膠帶上，將液態(tài)金屬Ga在膠帶邊緣涂抹，將表面形成的暗色氧化層刮掉，露出具有金屬光澤的表面；

2)采用有機(jī)柔性襯底，控制液態(tài)Ga金屬與有機(jī)柔性襯底接觸，移動(dòng)印刷，在有機(jī)柔性襯底表面制備一層超薄透明無(wú)Ga污染和聚集的二維Ga₂O₃非晶薄膜；

3)將有機(jī)柔性襯底上的二維Ga₂O₃非晶薄膜轉(zhuǎn)移至其它襯底。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積連續(xù)超薄二維Ga₂O₃非晶薄膜的制備方法，其特征在于，二維Ga₂O₃非晶薄膜的形成主要來(lái)源于液態(tài)Ga與有機(jī)柔性襯底上的吸附氧或空氣中的氧反應(yīng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積連續(xù)超薄二維Ga₂O₃非晶薄膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中的有機(jī)柔性襯底為PDMS或PVC。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積連續(xù)超薄二維Ga₂O₃非晶薄膜的制備方法，其特征在于，步驟(3)中有機(jī)柔性襯底上的二維Ga₂O₃非晶薄膜轉(zhuǎn)移通過(guò)范德華力的方式轉(zhuǎn)移至其它剛性襯底：Si、SiO₂、Al₂O₃、GaN、SiN或石英玻璃上；或者，通過(guò)光刻膠轉(zhuǎn)移，通過(guò)丙酮溶解至溶液，用滴定的方式轉(zhuǎn)移至其它任何襯底表面。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積連續(xù)超薄二維Ga₂O₃非晶薄膜的制備方法，其特征在于，步驟(3)中制備得到的二維Ga₂O₃非晶薄膜表面平整干凈，無(wú)Ga污染殘留和聚集，厚度控制在1～20nm，二維Ga₂O₃非晶薄膜表面尺寸控制在10微米到英寸甚至晶圓級(jí)別。

6.一種權(quán)利要求1至5之一所述方法制備的大面積連續(xù)超薄二維Ga₂O₃非晶薄膜的應(yīng)用，其特征在于，以二維Ga₂O₃非晶薄膜為模板，制備系列二維超薄Ga系半導(dǎo)體薄膜材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大面積連續(xù)超薄二維Ga₂O₃非晶薄膜的應(yīng)用，其特征在于，利用CVD管式爐對(duì)二維Ga₂O₃非晶薄膜進(jìn)行不同條件下的高溫氣氛處理，將二維Ga₂O₃非晶薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)槎SGa₂O₃、GaN、GaS、GaSe、GaTe、GaP或GaAS的非晶、單晶或多晶半導(dǎo)體材料。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大面積連續(xù)超薄二維Ga₂O₃非晶薄膜的應(yīng)用，其特征在于，高溫氣氛處理的溫度選擇300～1000℃，反應(yīng)時(shí)間為5～600min，反應(yīng)氣氛來(lái)源于氣體，或者來(lái)源于固體前驅(qū)體粉末熱蒸發(fā)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的大面積連續(xù)超薄二維Ga₂O₃非晶薄膜的應(yīng)用，其特征在于，二維超薄Ga系半導(dǎo)體薄膜材料的厚度控制在1～20nm，晶相結(jié)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)變溫度控制。