[發(fā)明專(zhuān)利]一種晶圓級(jí)二維氧化銻單晶薄膜的批量化制備方法及產(chǎn)品

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210735594.5
• 申請(qǐng)日: 2022-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115161761B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟天佑;劉立昕
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C30B23/02
• 分類(lèi)號(hào): C30B23/02;C30B29/16;C30B29/64
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 劉洋洋

本發(fā)明公開(kāi)了一種晶圓級(jí)二維氧化銻單晶薄膜的批量化制備方法及產(chǎn)品，屬于二維無(wú)機(jī)分子單晶薄膜制備領(lǐng)域，方法以無(wú)機(jī)分子晶體Sbsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;粉末為蒸發(fā)源，以單晶范德華層狀材料為生長(zhǎng)襯底，采用熱蒸鍍的方法將Sbsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;分子沉積到所述生長(zhǎng)襯底上，所述生長(zhǎng)襯底溫度40℃?200℃，通過(guò)所述生長(zhǎng)襯底誘導(dǎo)Sbsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;晶核單一取向、抑制其他取向的作用，形成取向一致的Sbsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;單晶晶粒，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)Sbsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;單晶晶粒逐漸拼接成晶圓級(jí)Sbsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;單晶薄膜；所述單晶范德華層狀材料為單晶石墨或h?BN。本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單且可控性強(qiáng)，得到的Sbsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;單晶薄膜尺寸大、有望應(yīng)用于晶圓級(jí)薄膜的工業(yè)化批量生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于二維無(wú)機(jī)分子單晶薄膜領(lǐng)域，更具體地，涉及一種晶圓級(jí)二維氧化銻單晶薄膜的批量化制備方法及產(chǎn)品。

背景技術(shù)

二維層狀原子晶體具備與傳統(tǒng)非層狀原子晶體顯著不同的結(jié)構(gòu)，其層內(nèi)具有強(qiáng)的鍵合作用，而層間由較弱的范德華作用力相連接。二維層狀材料特殊的晶體結(jié)構(gòu)帶來(lái)了新奇的理化性質(zhì)。例如：石墨烯具有超高遷移率、導(dǎo)電性以及機(jī)械柔性，在柔性電子器件與能源存儲(chǔ)方面表現(xiàn)出極大潛力。以MoS₂,WSe₂為代表的過(guò)渡族金屬硫?qū)倩衔锞哂泻线m的帶隙以及易被外場(chǎng)調(diào)控的電學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于光電子器件領(lǐng)域。除以上所提到的二維原子晶體以外，二維分子晶體也是二維材料的重要組成部分，其層間以及層內(nèi)分子間均由范德華力進(jìn)行連接。這類(lèi)材料相比于二維原子晶體在分子多樣性、外場(chǎng)可調(diào)控性、成分設(shè)計(jì)性等方面都表現(xiàn)出更高的自由度。但目前主要的二維分子晶體體系主要局限在有機(jī)分子領(lǐng)域。例如：C8-BTBT分子可在范德華襯底上自組裝成單層分子晶體，表現(xiàn)出較高的空穴遷移率。并五苯和紅熒烯等眾多有機(jī)小分子都能通過(guò)自組裝方法構(gòu)筑成二維結(jié)構(gòu)，成為有機(jī)電子器件研究的新熱點(diǎn)。

二維無(wú)機(jī)分子晶體相比于二維有機(jī)分子晶體具有穩(wěn)定性好、分子尺寸小的優(yōu)勢(shì)。然而無(wú)機(jī)分子晶體難以通過(guò)液相法自組裝形成二維薄膜，采用傳統(tǒng)的氣相沉積法只能得到納米線或納米顆粒。總而言之，二維無(wú)機(jī)分子晶體的高質(zhì)量制備仍處于起步階段，目前仍面臨著制備方法困難、產(chǎn)物質(zhì)量較差等問(wèn)題，目前制備的二維無(wú)機(jī)分子晶體局限于小尺寸(微米級(jí))單晶納米片或多晶薄膜，在合成大面積(晶圓級(jí)或厘米級(jí))二維無(wú)機(jī)分子單晶薄膜方面暫無(wú)報(bào)道。

鑒于二維無(wú)機(jī)分子晶體的特殊晶體結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異理化性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)單晶二維無(wú)機(jī)分子薄膜的規(guī)模化制備是實(shí)現(xiàn)其后續(xù)應(yīng)用面臨的關(guān)鍵性問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種晶圓級(jí)二維氧化銻單晶薄膜的批量化制備方法及產(chǎn)品，其目的在于，利用單晶范德華層狀材料生長(zhǎng)襯底對(duì)Sb₂O₃晶核的單一取向作用，利用熱蒸鍍法蒸發(fā)Sb₂O₃粉末源使Sb₂O₃分子沉積到生長(zhǎng)襯底上，形成取向一致的Sb₂O₃單晶晶粒，進(jìn)而由Sb₂O₃單晶晶粒拼接成晶圓級(jí)Sb₂O₃單晶薄膜，由此解決現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)二維無(wú)機(jī)分子單晶薄膜規(guī)模化制備的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了以下技術(shù)方案：

一種晶圓級(jí)二維氧化銻單晶薄膜的批量化制備方法，包括如下步驟：