【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于二维半导体光电子器件制备，特别是关于一种悬空式二维材料薄膜的制备方法以及悬空式二维材料薄膜。
技术介绍
1、近年来，过渡金属二硫族化合物(transition metal dichalcogenides，tmdcs)是一大类二维层状材料的总成，化学式为mx2，其中m是过渡金属元素(包括mo、w、re等)，x是硫族元素(s、se、te等)，三原子层以m原子层为中心层形成x-m-x的三明治结构。tmdcs层与层之间靠弱的范德华力堆叠在一起，因此可以在块体材料上通过机械剥离法获取单层或多层tmdcs材料。随着层数的降低，激子结合能和振子强度显著增加，当层数变成单层时，能带结构也从间接带隙变为直接带隙。通过将单层tmdcs材料人工堆叠，可制备同质或异质结构，获得层间激子、可调的ⅱ型能带结构等特殊性质，在光学、电子、超导等领域有广阔的应用前景，也使其成为了研究量子效应、自旋霍尔效应、光与物质相互作用等的理想平台。
2、经调研，目前相关的研究多是将tmdcs等二维材料转移至衬底上，但衬底的影响不仅会降低tmdcs等二维材料的信号强度，同时也会导致诸如层间激子等特殊的现象难以被观测到。为了摒除衬底的负面影响，也有一些科研人员提出了tmdcs等二维材料悬空化方案。目前的tmdcs等二维材料悬空化方案只是通过深孔或颗粒在衬底上形成台阶式高度落差结构，再将tmdcs等二维材料转移至结构表面，获得悬空的tmdcs等二维材料区域。此类tmdcs等二维材料悬空化方案存在明显的缺陷，由于衬底厚度一般在毫米量级，在制作深孔时，难以
3、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种悬空式二维材料薄膜的制备方法及悬空式二维材料薄膜，具有二维材料薄膜转移难度低、测试时光源影响小、有效拓宽测试手段的优点。
2、为实现上述目的，本专利技术的实施例提供了一种悬空式二维材料薄膜的制备方法，包括：提供衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面；在所述衬底的第一表面上形成牺牲层薄膜；在所述衬底的第二表面上形成通孔，所述通孔暴露出所述牺牲层薄膜；获取二维材料薄膜，将所述二维材料薄膜转移至所述牺牲层薄膜上，且所述二维材料薄膜覆盖住所述通孔设置；自所述衬底的第二表面对所述牺牲层薄膜进行刻蚀，直至暴露出所述二维材料薄膜，形成悬空式二维材料薄膜。
3、在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述的获取二维材料薄膜，将所述二维材料薄膜转移至所述牺牲层薄膜上，且所述二维材料薄膜覆盖住所述通孔设置，包括：获取单种二维材料薄膜单层或多层，定向转移至所述牺牲层薄膜表面，且覆盖住所述通孔设置；或者，获取单种二维材料薄膜单层，多次转移所述二维材料薄膜单层至所述牺牲层薄膜表面获得同质结构，其中，每层所述二维材料薄膜单层均覆盖住所述通孔设置；或者，获取多种二维材料薄膜单层，依次转移多种所述二维材料薄膜单层至所述牺牲层薄膜表面获得异质结构，其中，每层所述二维材料薄膜单层均覆盖住所述通孔设置。
4、在本专利技术的一个或多个实施方式中，通过测试各层所述二维材料薄膜单层的二次谐波信号，在所述二维材料薄膜单层转移堆叠过程中，依据所述二次谐波信号结果，控制各层所述二维材料薄膜单层之间的堆叠角度，获得不同角度堆叠的同质结构或异质结构。
5、在本专利技术的一个或多个实施方式中，通过测试所述二维材料薄膜的荧光发射光谱，根据各层所述二维材料薄膜单层的荧光发射光谱与其层数的依赖性，精确测定所述二维材料薄膜单层的层数。
6、在本专利技术的一个或多个实施方式中，获取所述二维材料薄膜的方式包括机械剥离和cvd生长等，进行所述二维材料薄膜转移的方式包括干法转移和湿法转移等。
7、在本专利技术的一个或多个实施方式中，在所述衬底的第二表面上形成通孔，包括：在所述衬底的第二表面上形成保护膜层；利用电子束光刻在所述保护膜层上形成孔；采用化学腐蚀方式对所述孔内的衬底进行各向异性腐蚀，形成暴露所述牺牲层薄膜的通孔；其中，所述通孔的径向截面尺寸在远离所述牺牲层薄膜的方向上逐渐增大。
8、在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述二维材料薄膜包括：二维过渡金属硫族化合物薄膜、石墨烯薄膜、钙钛矿薄膜以及量子阱薄膜；所述二维过渡金属硫族化合物薄膜包括：ws2薄膜、wse2薄膜、mos2薄膜、mose2薄膜。
9、在本专利技术的一个或多个实施方式中，构成所述衬底的材料具有各向异性，所述衬底包括硅衬底，氧化硅衬底、铝硅盐矿衬底。
10、在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述牺牲层薄膜包括氮化硅薄膜，氧化铝薄膜、氮化铝薄膜、金膜。
11、本专利技术的实施例提供了一种悬空式二维材料薄膜的制备方法，包括：提供衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面；在所述衬底的第一表面上形成牺牲层薄膜；在所述衬底的第二表面上形成通孔，所述通孔暴露出所述牺牲层薄膜；在被所述通孔暴露的所述牺牲层薄膜上形成贯穿所述牺牲层薄膜的微纳结构；获取二维材料薄膜，将所述二维材料薄膜转移至所述牺牲层薄膜上，且所述二维材料薄膜覆盖住所述通孔设置；利用所述牺牲层薄膜作为掩膜板，在覆盖所述通孔的二维材料薄膜上形成所述微纳结构；自所述衬底的第二表面继续对所述牺牲层薄膜进行刻蚀，直至暴露出所述二维材料薄膜，形成具有微纳结构的悬空式二维材料薄膜。
12、在本专利技术的一个或多个实施方式中，在所述二维材料薄膜上形成所述微纳结构，包括：自所述衬底的第二表面对所述通孔内的带有微纳结构的牺牲层薄膜和其表面覆盖的二维材料薄膜同时进行刻蚀，刻蚀过程在所述二维材料薄膜上形成所述微纳结构的同时，减薄所述牺牲层薄膜。
13、在本专利技术的一个或多个实施方式中，采用等离子体-反应离子刻蚀，以所述通孔内的牺牲层薄膜作为掩膜板，对覆盖所述通孔的二维材料薄膜进行刻蚀，在所述二维材料薄膜上形成微纳结构。
14、在本专利技术的一个或多个实施方式中，在所述牺牲层薄膜上形成微纳结构的方式包括聚焦离子束显微镜和电子束光刻技术。
15、在本专利技术的一个或本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种悬空式二维材料薄膜的制备方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的悬空式二维材料薄膜的制备方法，其特征在于，所述的获取二维材料薄膜，将所述二维材料薄膜转移至所述牺牲层薄膜上，且所述二维材料薄膜覆盖住所述通孔设置，包括：
3.如权利要求2所述的悬空式二维材料薄膜的制备方法，其特征在于，通过测试各层所述二维材料薄膜单层的二次谐波信号，在所述二维材料薄膜单层转移堆叠过程中，依据所述二次谐波信号结果，控制各层所述二维材料薄膜单层之间的堆叠角度，获得不同角度堆叠的同质结构或异质结构。
4.如权利要求1所述的悬空式二维材料薄膜的制备方法，其特征在于，获取所述二维材料薄膜的方式包括机械剥离和CVD生长，进行所述二维材料薄膜转移的方式包括干法转移和湿法转移。
5.如权利要求1所述的悬空式二维材料薄膜的制备方法，其特征在于，在所述衬底的第二表面上形成通孔，包括：
6.如权利要求1所述的悬空式二维材料薄膜的制备方法，其特征在于，所述二维材料薄膜包括：二维过渡金属硫族化合物薄膜、石墨烯薄膜、钙钛矿薄膜以及量子阱薄膜；
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