[發(fā)明專(zhuān)利]一種過(guò)渡金屬硫族化合物二維材料的轉(zhuǎn)移方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210043523.9
• 申請(qǐng)日: 2022-01-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114538518B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李守恒;王珊珊;張輝;程海峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01G39/06
• 分類(lèi)號(hào): C01G39/06
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 盛武生

本發(fā)明屬于二維材料轉(zhuǎn)移技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種過(guò)渡金屬硫族化合物二維材料的轉(zhuǎn)移方法，采用PVD或CVD方法，在復(fù)合有添加劑的生長(zhǎng)基底表面沉積過(guò)渡金屬硫族化合物二維材料，獲得生長(zhǎng)基底?TMDs；所述的添加劑為堿金屬的化合物；將生長(zhǎng)基底?TMDs在剝離管中進(jìn)行剝離并轉(zhuǎn)移；所述的剝離管包括剝離端和進(jìn)水端，所述的剝離端設(shè)置有生長(zhǎng)基底?TMDs，且TMDs面朝上；所述的生長(zhǎng)基底?TMDs的上部還設(shè)置有接受基底；剝離過(guò)程中，由進(jìn)水端不斷向剝離管中注入水，借助于提升的水液面浸沒(méi)生長(zhǎng)基底?TMDs，使TMDs剝離并伴隨液面提升并轉(zhuǎn)移至接受基底表面。本發(fā)明采用添加劑輔助法合成二維材料，進(jìn)一步配合所述的水管剝離手段聯(lián)合，可以在無(wú)需支撐膜的情況下實(shí)現(xiàn)二維材料的成功轉(zhuǎn)移，并改善轉(zhuǎn)移效果。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于二維材料制備領(lǐng)域，具體涉及二維材料轉(zhuǎn)移領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

過(guò)渡金屬硫族化合物二維材料(TMDs)如二維二硫化鉬(MoS₂)，具有原子級(jí)的厚度，并且在光學(xué)與電學(xué)上具有獨(dú)特的性質(zhì)，使其有望成為下一代半導(dǎo)體器件和光電探測(cè)器等應(yīng)用的候選材料。目前，通常采用化學(xué)氣相沉積法(CVD)以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高質(zhì)量地制備二維MoS₂。且二維MoS₂的有效使用和研究需要將其從生長(zhǎng)基底上轉(zhuǎn)移到不同的目標(biāo)基底上，例如轉(zhuǎn)移到柔性基底上進(jìn)行可穿戴器件的研究以及轉(zhuǎn)移到透射電鏡柵格上進(jìn)行原子級(jí)結(jié)構(gòu)的表征。現(xiàn)有的轉(zhuǎn)移方法主要是基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的濕轉(zhuǎn)移法，包括旋涂PMMA構(gòu)筑支撐層以及隨后在刻蝕液中刻蝕生長(zhǎng)基底。然而，基于PMMA的轉(zhuǎn)移過(guò)程存在以下問(wèn)題：1)長(zhǎng)時(shí)間的刻蝕過(guò)程產(chǎn)生的氣泡可能會(huì)破壞薄膜；2)另外由于使用高分子薄膜PMMA作為支撐膜會(huì)在轉(zhuǎn)移后的MoS2上留下聚合物殘留物，將會(huì)降低其電學(xué)和光學(xué)性能，也不利于其微觀結(jié)構(gòu)的研究；3)除去PMMA的過(guò)程通常耗時(shí)較長(zhǎng)。

基于此，為了實(shí)現(xiàn)二維二硫化鉬的快速、清潔轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)二維二硫化鉬的器件應(yīng)用和微觀結(jié)構(gòu)的研究，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單便捷的轉(zhuǎn)移方法，從而高效、清潔的轉(zhuǎn)移二維二硫化鉬，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容：

為解決現(xiàn)有手段存在的問(wèn)題，本發(fā)明第一目的在于，提供一種過(guò)渡金屬硫族化合物二維材料(TMDs)的轉(zhuǎn)移方法，旨在提供一種無(wú)支撐膜輔助的水轉(zhuǎn)移方法。

一種過(guò)渡金屬硫族化合物二維材料的轉(zhuǎn)移方法，包括以下步驟：

步驟(1)：二維材料制備

采用PVD或CVD方法，在復(fù)合有添加劑的生長(zhǎng)基底表面沉積過(guò)渡金屬硫族化合物二維材料(也稱(chēng)為T(mén)MDs)，獲得生長(zhǎng)基底-TMDs；

所述的添加劑為堿金屬的化合物；

步驟(2)：轉(zhuǎn)移

將生長(zhǎng)基底-TMDs在剝離管中進(jìn)行剝離并轉(zhuǎn)移；

所述的剝離管包括剝離端和進(jìn)水端，所述的剝離端設(shè)置有生長(zhǎng)基底-TMDs，且TMDs面朝上；所述的生長(zhǎng)基底-TMDs的上部還設(shè)置有接受基底(也稱(chēng)為目標(biāo)基底)；

剝離過(guò)程中，由進(jìn)水端不斷向剝離管中注入水，借助于提升的水液面浸沒(méi)生長(zhǎng)基底-TMDs，使TMDs剝離并伴隨液面提升并轉(zhuǎn)移至接受基底表面。

本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，采用添加劑輔助法合成二維材料，進(jìn)一步配合所述的水管剝離手段聯(lián)合，可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同，可以在無(wú)需支撐膜下即可實(shí)現(xiàn)二維材料的成功轉(zhuǎn)移，并改善轉(zhuǎn)移效果。研究表明，本發(fā)明轉(zhuǎn)移后的二維材料具有較好的形貌特征、高晶體質(zhì)量和清潔的表面。

本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，所述的添加劑輔助TMDs合成方式和所述的管剝離手段的聯(lián)合是成功實(shí)現(xiàn)二維材料的轉(zhuǎn)移，改善轉(zhuǎn)移后的二維材料的形態(tài)和性能的關(guān)鍵。

本發(fā)明中，所述的添加劑為鈉、鋰、鉀中的至少一種元素的水溶性化合物；