[發明專利]一種制備低維材料堆疊結構的轉移方法與裝置

有效

• 申請號: 202110531727.2
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113394113B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 劉楠;張巖;張巍鋒
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: H01L21/34
• 分類號: H01L21/34;C01G39/06
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 王宇

本發明公開了一種制備低維材料堆疊結構的轉移方法與裝置。所述裝置包括從上到下依次設置的顯微觀察系統、轉移架、微量液滴供給系統和三維平移臺；載體A吸附在轉移架下面，載體B置于三維平移臺上。低維材料在載體A和載體B之間垂直堆疊，實現了不同種類或同種類低維材料之間的有效、多樣化堆疊。由本發明制得的堆疊材料，由于沒有成分過渡，所形成的異質結具有原子級陡峭的載流子(勢場)梯度；此外，由于超薄的厚度以及特殊的二維結構，制得的堆疊材料具有強的柵極響應能力，以及與傳統微電子加工工藝和柔性基底相兼容的特性。本發明對功能材料、功能器件的基礎研究和應用發展具有重要實踐意義。

技術領域

本發明屬于納米材料轉移制備技術領域，特別涉及一種制備低維材料堆疊結構的轉移方法與裝置。

背景技術

石墨烯、石墨炔、過渡金屬硫族化合物、黑磷、二維鈣鈦礦、氮化硼、碳納米管、量子點、金屬納米線等這些低維材料具有很多獨特及新穎的力學、熱學、光學、電學性質，并不斷地被研究應用。雖然上述低維材料都有各自的獨特性質，但在研究應用中由于其自身性質適用范圍窄而很少單獨去應用某種低維材料，一般情況下需要兩種及兩種以上的不同種類低維材料之間的組合去形成異質結器件。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備低維材料堆疊結構的轉移方法與裝置。本發明提供的轉移方法與裝置適合堆疊不同的低維材料，能有效實現低維材料的轉移和低維材料堆疊對象之間的角度與距離控制。

本發明所述的制備低維材料堆疊結構的轉移方法為：

步驟1：上下兩個載體正對放置，上方載體記為載體A，下方載體記為載體B；將樣品置于載體B上，載體A位于樣品正上方且不接觸；在樣品上滴加吸附溶液，然后移動載體A或載體B，使樣品與載體A接觸并貼合；待吸附溶液自然揮發完全后，在載體A和載體B之間滴加頂起溶液；頂起溶液自然蒸發過程中，待樣品可以與載體B分離時，分離載體A和載體B，此時樣品附著于載體A上；

步驟2：取另一樣品置于載體B上，載體A位于載體B上的樣品正上方且不接觸；移動載體A或載體B，使載體A上的樣品與載體B上的樣品接觸并貼合；在載體A和載體B之間滴加剝離溶液，在剝離溶液自然蒸發過程中，待載體A上的樣品可以與載體A分離時，移動載體A或載體B使兩載體分開，在載體B上得到堆疊結構材料。

上述步驟1完成后，重復步驟1的操作：將另一樣品置于載體B上，載體A位于載體B上的樣品正上方且不接觸；在載體B上的樣品上滴加吸附溶液，然后移動載體A或載體B，使載體A上的樣品與載體B上的樣品接觸并貼合；待吸附溶液自然揮發完全后，在載體A和載體B之間滴加頂起溶液；頂起溶液自然蒸發過程中，待樣品可以與載體B分離時，分離載體A和載體B，此時所有樣品附著于載體A上；取載體B或者放置另一樣品的載體B進行步驟2的操作，得到多層堆疊結構材料。

上述步驟1完成后，重復步驟1的操作：將另一樣品置于載體B上，載體A位于載體B上的樣品正上方且不接觸；在載體B上的樣品上滴加吸附溶液，然后移動載體A或載體B，使載體A上的樣品與載體B上的樣品接觸并貼合；待吸附溶液自然揮發完全后，在載體A和載體B之間滴加頂起溶液；頂起溶液自然蒸發過程中，待樣品可以與載體B分離時，分離載體A和載體B，此時所有樣品附著于載體A上；繼續重復步驟1的操作多次，最后取載體B或者放置另一樣品的載體B進行步驟2的操作，得到多層堆疊結構材料。

所述的載體A為鍍膜的支撐體。所述載體A的膜選自純碳膜、碳支持膜、方華膜或微柵膜。所述支撐體為平板或者網格狀。所述載體A的支撐體的材料選自硅、氧化硅、藍寶石、氮化鎵、氮化銦、氮化鋁、砷化鎵、砷化銦或砷化鋁。所述載體B的材料選自硅、氧化硅、藍寶石、聚酰亞胺、聚二甲基硅氧烷、氟金云母、氮化鎵、氮化銦、氮化鋁、砷化鎵、砷化銦或砷化鋁。

所述樣品為低維材料，各個步驟中在載體B上放置的樣品可以相同或者不同。所述低維材料為金屬納米線、金屬氧化物納米線、石墨烯、氧化石墨烯、過渡金屬硫族化合物、黑磷、二維鈣鈦礦、二維金屬碳化物、二維金屬氮化物或二維金屬碳氮化物。