一种二维材料的转移方法技术

一种二维材料的转移方法，属于半导体材料领域。二维材料的转移方法包括：将生长基底有二维材料的一面与支撑层经胶层粘接，保持胶层具有流动性的条件下，于刻蚀液中去除生长基底后，刻蚀液中含有沸点低于胶层的固化温度的低沸点溶剂，在低于胶层的固化温度下加热，使低沸点溶剂转化为气态以撑开并消除二维材料的褶皱后，将二维材料背离支撑层的一面与目标基底结合，去除支撑层及胶层，实现二维材料从生长基底转移至目标基底。本申请通过上述特定的操作，不仅能够实现二维材料从生长基底转移至目标基底，还有效降低转移后的二维材料表面存在褶皱、破损的问题，且转移后的二维材料表面基本不存在胶层污染。

【技术实现步骤摘要】
一种二维材料的转移方法
本申请涉及半导体材料领域，具体而言，涉及一种二维材料的转移方法。
技术介绍
石墨烯是一种新型的原子级别厚度的碳材料，它有着极高的载流子迁移率，热导率，高透明度等优秀的特性，因此石墨烯是一种非常有潜力的材料。想要利用石墨烯独特的电学性能，就需要把石墨烯制备相应的电学器件。由于通常石墨烯生长在生长基底上，无法直接使用，所以需要相应的转移方法，把石墨烯转移到目标基底后使用。石墨烯转移最常见的方法是用聚合物转移方式，比如PMMA转移方式，具体操作方式包括：先旋涂PMMA层到石墨烯/铜箔表面，再在150℃热板上进行烘烤得到固化的PMMA层，固化的PMMA层用于支撑，在腐蚀完铜箔后，用硅片捞起，得到PMMA/石墨烯/硅片，最后使用丙酮清洗得到石墨烯/硅片成品。然而采用聚合物转移方式获得的石墨烯，存在褶皱、破损的问题，导致石墨烯电学性能退化，并且采用上述方式转移后很难从石墨烯表面完全除去PMMA层，因此获得的石墨烯也会存在聚合物污染的问题。
技术实现思路
本申请提供了一种二维材料的转移方法，其能够实现二维材料从生长基底转移至目标基底，有效降低转移后的二维材料表面存在褶皱、破损的问题，并且转移后的二维材料表面基本不存在聚合物污染。本申请的实施例是这样实现的：本申请示例提供了一种二维材料的转移方法，其包括以下步骤：将生长基底有二维材料的一面与支撑层经胶层粘接，获得层状结构：生长基底/二维材料/胶层/支撑层。保持胶层具有流动性的条件下，于刻蚀液中去除生长基底以获得层状结构：二维材料/胶层/支撑层。于刻蚀液中去除生长基底后，刻蚀液中含有沸点低于胶层的固化温度的低沸点溶剂，在低于胶层的固化温度下加热，使低沸点溶剂转化为气态以撑开并消除二维材料的褶皱后，将二维材料背离支撑层的一面与目标基底结合，获得层状结构：目标基底/二维材料/胶层/支撑层。去除支撑层及胶层，获得层状结构目标基底/二维材料，实现二维材料从生长基底转移至目标基底。也即是，本申请提供的方案采用胶层转移方式，首先，保持胶层具有流动性的条件下进行转移，由于胶层没有固化具有流动性，其相比于固化的胶层，更易于从二维材料表面去除，不会导致二维材料发生破损或聚合物污染。其次，申请人发现，由于生长基底本身存在一定的微小的褶皱，因此生长在生长基底的二维材料也会存在相应的褶皱，但由于现有的粘合剂层为固态，因此即使去除生长基底，二维材料也保持微小的褶皱，采用胶层的设置，由于胶层具有一定的流动性，因此低沸点溶剂在加热转化为气态(可以为挥发，也可以为气化)时，二维材料能够被撑开以消除上述褶皱，避免了因褶皱导致的二维材料的相关性能的退化，同时由于二维材料具有一定的强度且胶层支撑并保护二维材料，避免膨胀时二维材料破损。显然的，本申请提供的方案能够缓解现有的聚合物转移方法导致的：转移后的二维材料表面存在褶皱、破损以及聚合物污染的问题。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请提供的转移方法的流程示意图；图2为实施例1转移后的石墨烯的SEM图；图3为实施例2转移后的石墨烯的SEM图；图4为实施例3转移后的石墨烯的SEM图；图5为对比例1转移后的石墨烯的SEM图；图6为对比例2转移后的石墨烯的SEM图；图7为对比例3转移后的石墨烯的SEM图；图8为对比例4转移后的石墨烯的SEM图；图9为对比例5转移后的石墨烯的SEM图；图10为实施例1以及对比例5转移后的石墨烯的伏安特性曲线图。图标：10-生长基底；11-二维材料；12-胶层；13-支撑层；14-目标基底。具体实施方式下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本申请提供一种二维材料的转移方法，目的在于采用聚合物转移方式，将二维材料从生长基底转移至目标基底。其中，术语“二维材料”是指选自包括以下的材料的组中的材料：一个或多个单层同质原子或异质原子，其按层布置，具有层内强键和材料层间较弱键；或单层的同质原子或异质原子，其为自立式的或被支撑在另一材料上，其中原子布置在平面结构(其具有一维显著小于其另外两维)中；或晶体材料，其中单元晶胞沿两个空间维度重复但不沿第三维度重复；或厚度小于5纳米的材料。二维材料包括但不局限于石墨烯、氮化硼、磷烯、石墨烯氧化物、氟代石墨烯、石墨炔、硼烯中的一种或多种。可选地，二维材料为石墨烯。需要说明的是，生长在生长基底的二维材料可以为单层也可以为多层，在此不做限定。二维材料可替代地可被限定为导电薄膜。生长基底可以为金属，例如铜、镍等，目标基底可以为硅片、云母片或石英片等，在此也不做限定，本领域技术人员可根据实际的需求进行限定。图1为本申请提供的转移方法的流程示意图，请参阅图1，二维材料的转移方法包括以下步骤：S1、获得生长有二维材料11的生长基底10。其中，二维材料11可为采用沉积方法生长，或析出方法生长在生长基底10，在此不做限定。S2、将生长基底10有二维材料11的一面与支撑层13经胶层12粘接，获得层状结构：生长基底10/二维材料11/胶层12/支撑层13。为了保证胶层12对于石墨烯能够起到支撑效果，并且限制胶层12脱离石墨烯，因此引入支撑层13。支撑层13为厚度较薄且有一定机械强度的材料制得，进而才能在刻蚀过程中支撑层13能够漂浮在刻蚀液上，保证转移的顺利进行，因此可选地，支撑层13包括但不局限于PP(聚丙烯)、PI(聚酰亚胺)、PS(聚苯乙烯)或PET(聚对苯二甲酸乙二酯)，还可以为PVC(聚氯乙烯)等。例如，支撑层13包括PP、PI、PS或PET中的至少一种，具体例如支撑层13包括PP、PI、PS或PET，还可以为PP和PI等复合材料。其中，胶层12由液态聚合物涂覆所得。液态聚合物具有流动性以及一定的粘度，因此能够粘接二维材料11与支撑层13中，由于其较为粘稠，因此不至于其在粘接在二维材料11与支撑层13中后脱离二者。可选地，液态聚合物包括光刻胶和液态PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)中的至少一种。其中光刻胶及液态PMMA粘稠度适宜，在保持一定的流动性的同时便于涂覆形成胶层12，同时可较为稳定的粘接在二维材料11与支撑层13中，不会脱离二者，并且在后续便于去除。可选地，光刻胶包括但不局限于RZJ-304光刻胶、AZP4620光刻胶、390PG光刻胶中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维材料的转移方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将生长基底有二维材料的一面与支撑层经胶层粘接，获得层状结构：所述生长基底/所述二维材料/所述胶层/所述支撑层；/n保持所述胶层具有流动性的条件下，于刻蚀液中去除所述生长基底以获得层状结构：所述二维材料/所述胶层/所述支撑层；/n于刻蚀液中去除所述生长基底后，所述刻蚀液中含有沸点低于所述胶层的固化温度的低沸点溶剂，在低于所述胶层的固化温度下加热，使所述低沸点溶剂转化为气态以撑开并消除所述二维材料的褶皱后，将所述二维材料背离所述支撑层的一面与目标基底结合，获得层状结构：目标基底/二维材料/胶层/支撑层；/n去除所述支撑层及所述胶层，获得层状结构目标基底/二维材料，实现所述二维材料从所述生长基底转移至所述目标基底。/n

【技术特征摘要】
1.一种二维材料的转移方法，其特征在于，包括以下步骤：
将生长基底有二维材料的一面与支撑层经胶层粘接，获得层状结构：所述生长基底/所述二维材料/所述胶层/所述支撑层；
保持所述胶层具有流动性的条件下，于刻蚀液中去除所述生长基底以获得层状结构：所述二维材料/所述胶层/所述支撑层；
于刻蚀液中去除所述生长基底后，所述刻蚀液中含有沸点低于所述胶层的固化温度的低沸点溶剂，在低于所述胶层的固化温度下加热，使所述低沸点溶剂转化为气态以撑开并消除所述二维材料的褶皱后，将所述二维材料背离所述支撑层的一面与目标基底结合，获得层状结构：目标基底/二维材料/胶层/支撑层；
去除所述支撑层及所述胶层，获得层状结构目标基底/二维材料，实现所述二维材料从所述生长基底转移至所述目标基底。


2.根据权利要求1所述的转移方法，其特征在于，所述低沸点溶剂包括乙醇、甲醇中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的转移方法，其特征在于，所述在低于所述胶层的固化温度下加热采用的温度为35-50℃。


4.根据权利要求1所述的转移方法，其特征在于，所述胶层的厚度为1-10um。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊江，王焕明，许智，蒋晓磊，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44