[發明專利]一種二維原子層材料應變場控制方法

在審

• 申請號: 202210050305.8
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114497238A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 王雷
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/028;H01L31/032;H01L31/18;B82Y15/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京云嘉湃富知識產權代理有限公司 11678
• 代理人: 阮文

本發明提供一種二維原子層材料應變場控制方法，包括以下步驟：步驟1：在透明基底上制備納米吸光層和二氧化硅納米薄膜；步驟2：把二維原子層材料轉移至所述二氧化硅納米薄膜表面；步驟3：令聚焦激光束穿過所述透明基底輻照所述納米吸光層，從而獲得二氧化硅納米鼓包，同時對二維原子層材料施加局域應變；步驟4：通過控制聚焦激光束的移動軌跡、能量密度來對二維原子層材料施加復雜應變場，從而完成對二維原子層材料應變場的控制。本發明實施例提供的方法簡單高效，綠色環保，在二維原子層材料的應變調控與器件制備方面有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及材料技術領域，尤其涉及一種二維原子層材料應變場控制方法。

背景技術

對于傳統半導體材料，應變工程可以減弱谷間散射，提高晶體管遷移率。近年來，二維原子層材料的應變工程也成為重要的研究方向。列舉兩個二維原子層材料應變調控的最典型例子：(1)應變可以誘導石墨烯產生高達300特斯拉以上的巨大贗磁場，對其電子性質有重要影響，在無外加磁場的情況下同樣可以產生量子霍爾效應等物理特性；(2)對二硒化鎢等二維原子層材料施加應變可以制備高質量的單光子源，在光量子器件集成方面應用潛力巨大。其中，靈活地設計和控制二維原子層材料的應變場，是其實應變調控與器件集成的關鍵和前提。

下面簡要介紹當前針對二維原子層材料的應變控制技術。2017年，張忠等利用微米級的鼓泡裝置對雙層石墨烯加載雙軸拉伸應變，并測量了其層間剪切力，但該方法需要預先制備帶有特定尺寸微孔的氧化硅基底。2018年，M.Goldsche等人在SOI基底上制備了微機電裝置，對機械剝離的石墨烯微米片實現了微尺度拉伸，但該方法目前無法控制應變分布。2019年，P.Jia等利用原子力探針施加偏壓，誘導生成位置和形狀可控的石墨烯納米氣泡，并在拋物線型氣泡上觀測到了三軸對稱分布贗磁場。此外，將石墨烯、二硒化鎢等二維原子層材料轉移至帶有納米柱、納米金字塔等結構的基底上，可以實現特定的應變分布，然而該方法無法實現空間應變梯度的連續調控與復雜設計，并且其應變調控依賴于高精度模板，成本極高且不能靈活調控。

現有技術存在的問題及缺陷為：

(1)現有針對二維原子層材料的應變技術，無法實現復雜應變場控制，尤其是無法實現空間應變梯度的設計與控制。這方面的典型例子是：制造強度均勻的石墨烯贗磁場需要三重對稱分布的應變場，然而當前的技術無法實現這種空間應變梯度控制。

(2)現有針對二維原子層材料的應變技術，無法實現局域大應變的靈活調控。

解決以上問題及缺陷的難度為：傳統的應變加載技術對二維原子層材料并不適用；二維原子層材料應變加載中存在大量原子尺度的界面應變傳遞現象，其中有大量科學問題尚未解決。

解決以上問題及缺陷的意義為：針對成百上千種二維原子層材料，建立一套通用的應變場控制方法，可以為二維原子層材料的力熱光電應變調控提供一種精確的科學研究平臺，還可以為大規模應變器件的制備提供一種集成制造方法。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術存在的缺陷，提供一種二維原子層材料應變場控制方法。

一種二維原子層材料應變場控制方法，包括以下步驟：

步驟1：在透明基底上制備納米吸光層和二氧化硅納米薄膜；

步驟2：把二維原子層材料轉移至所述二氧化硅納米薄膜表面；

步驟3：令聚焦激光束穿過所述透明基底輻照所述納米吸光層，從而獲得二氧化硅納米鼓包，同時對二維原子層材料施加局域應變；

步驟4：通過控制聚焦激光束的移動軌跡、能量密度來對二維原子層材料施加復雜應變場，從而完成對二維原子層材料應變場的控制。

進一步地，如上所述的二維原子層材料應變場控制方法，所述透明基底為石英基底。