[實(shí)用新型]一種氮化硼封裝的二維有機(jī)-無機(jī)異質(zhì)結(jié)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921891697.0
• 申請(qǐng)日: 2019-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN210467888U
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卞正;高麗;王欣然;疏靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/05
• 分類號(hào): H01L51/05;H01L51/10;H01L51/50;H01L51/52;H01L51/56;H01L51/40
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32360
• 代理人: 張磊

本實(shí)用新型公開了一種氮化硼封裝的二維有機(jī)?無機(jī)異質(zhì)結(jié)，屬于二維半導(dǎo)體材料領(lǐng)域。包括襯底、底部封裝層、二維納米層和頂部封裝層四部分。其中襯底的材質(zhì)為硅片；底部封裝層的材質(zhì)為二維氮化硼，設(shè)置在所述襯底上；二維納米層，由至少兩層的二維有機(jī)材料和/或二維無機(jī)材料形成的層狀異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，并設(shè)置在所述底部封裝層上；頂部封裝層的材質(zhì)為二維氮化硼，設(shè)置在所述二維納米層的另一側(cè)。本實(shí)用新型通過采用氮化硼代替?zhèn)鹘y(tǒng)玻璃薄膜作為封裝層，不僅能夠起到很好的封裝作用，能隔絕外界水氧對(duì)二維材料的影響，而且能夠增加電子遷移率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于二維半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，尤其是一種氮化硼封裝的二維有機(jī)-無機(jī)異質(zhì)結(jié)。

背景技術(shù)

二維半導(dǎo)體材料作為一種新型的材料，自從2004年單層石墨烯被發(fā)現(xiàn)后便引發(fā)了普遍的關(guān)注。是一種具有機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)高、高遷移率、超薄透明、柔性可卷曲等優(yōu)點(diǎn)的新型材料。它優(yōu)良的光學(xué)電學(xué)特性是的其在在光電、生物、存儲(chǔ)、柔性、集成電路等領(lǐng)域都取得了突破。

目前制備異質(zhì)結(jié)的方法主要有兩種：化學(xué)外延生長(zhǎng)法和物理氣相沉積法，其中比較著名的有分子束外延（MBE）和金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）。這兩類方法所制備的高品質(zhì)異質(zhì)結(jié)構(gòu)，為構(gòu)建高電子遷移率的晶體管、LED和量子級(jí)聯(lián)激光器等先進(jìn)功能器件起到了做出了重要貢獻(xiàn)。

然而，這兩類技術(shù)所構(gòu)建的異質(zhì)結(jié)都依賴于一對(duì)一的化學(xué)鍵作用，對(duì)兩種材料的晶格匹配度要求極高。對(duì)于化學(xué)外延生長(zhǎng)法而言，晶格失配容易導(dǎo)致多晶的形成，且界面受應(yīng)變影響極大；對(duì)于物理氣相沉積法，其對(duì)材料類型和晶格匹配度要求度相對(duì)比較靈活，但是沉積的材料大多是無定形或多晶態(tài)，且界面容易受缺陷或化學(xué)紊亂所干擾。

范德瓦耳斯異質(zhì)結(jié)通過相對(duì)較弱的范德華相互作用力物理組裝在一起，不依賴于化學(xué)鍵，也不受限于材料的晶格匹配度，為電子和光電器件行業(yè)帶來了新的曙光。原則上來說，如果對(duì)晶格相似性和加工兼容性沒有特殊要求，這種范德瓦耳斯異質(zhì)結(jié)集成策略適用于任何材料，尤其是適用于具有不同晶體結(jié)構(gòu)、不同電子特性、不同尺寸和維度的材料的柔性集成。

通過范德瓦耳斯相互作用，二維層狀材料中的共價(jià)鍵合原子層彼此間的結(jié)合很弱，這為分離、混合和匹配單個(gè)原子層提供了相當(dāng)大的靈活性，而不受晶格和處理兼容性的限制。因此，它可以為在原子尺度上幾乎任意地組合多種材料和整合不同的特性打開廣闊的可能性，從而使現(xiàn)有材料無法觸及的全新機(jī)遇成為可能。

現(xiàn)階段二維有機(jī)-無機(jī)范德瓦耳斯異質(zhì)結(jié)的制作、轉(zhuǎn)移、封裝過程中，主要使用干法轉(zhuǎn)移或濕法轉(zhuǎn)移。其中，濕法轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移過程中的需要引入化學(xué)助劑輔助二維納米材料的解離，脫離原有襯底表面、去除轉(zhuǎn)移介質(zhì)，會(huì)引入其他的化學(xué)試劑污染界面，導(dǎo)致二維納米材料的質(zhì)量出現(xiàn)下降。而干法轉(zhuǎn)移則需要使用的聚二甲基硅氧烷（PDMS）襯底作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)，幾乎不引入污染，所以獲得的樣品質(zhì)量一般較濕法轉(zhuǎn)移高，但缺點(diǎn)是（PDMS）作為襯底時(shí)的黏附力較弱，轉(zhuǎn)移成功率不高。

實(shí)用新型內(nèi)容

實(shí)用新型目的：提供一種氮化硼封裝的二維有機(jī)-無機(jī)異質(zhì)結(jié)，以解決上述背景技術(shù)中所涉及的問題。

技術(shù)方案：一種氮化硼封裝的二維有機(jī)-無機(jī)異質(zhì)結(jié)，包括：襯底、底部封裝層、二維納米層和頂部封裝層四部分。

其中，襯底，其材質(zhì)為硅片；底部封裝層，其材質(zhì)為二維氮化硼，設(shè)置在所述襯底上；二維納米層，由至少兩層的二維有機(jī)材料和/或二維無機(jī)材料形成的層狀異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，并設(shè)置在所述底部封裝層上；頂部封裝層，其材質(zhì)為二維氮化硼，設(shè)置在所述二維納米層的另一側(cè)。

基于上述氮化硼封裝的二維有機(jī)-無機(jī)異質(zhì)結(jié)的制備方法，包括如下步驟：

S1、將二維氮化硼轉(zhuǎn)移到硅片襯底上作為底部封裝層進(jìn)行封裝，并用在底部封裝層的氮化硼上用化學(xué)氣相沉積法外延生長(zhǎng)出有機(jī)薄膜；