【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及二維材料，尤其涉及一種基于應力轉移原理在陡直側墻上濕法轉移完整二維材料的方法。
技術介紹
1、二維材料是一種新興的納米材料，由于其獨特的物理和化學性質，在電子、光電、能源、環境和生物傳感器等領域具有廣闊的應用前景。此外，二維材料極有潛力成為在1nm節點一下集成電路里面新一代晶體管的組成材料。然而，二維材料的制備和轉移過程面臨著諸多挑戰。
2、目前，二維材料通常采用機械剝離或化學氣相沉積等方法制備，然后需要將其轉移到所需的基底上。傳統的干式轉移方法存在一些局限性，例如難以控制材料的定向排列、較高的污染風險以及對基底表面形貌的要求較為苛刻。當基底表面存在陡直臺階或者其他復雜的三維結構時，干式轉移往往無法實現完整、均勻的二維材料轉移。
3、濕法轉移方法則通過在液體介質中實現二維材料的轉移，避免了干燥條件下材料的機械損傷，同時具有操作簡便、成本低廉等優勢。但是，現有的濕法轉移方法主要針對平面基底，對于具有三維結構的基底，特別是存在陡直臺階的情況，依然難以實現二維材料的完整轉移。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種濕法轉移二維材料的方法，是一種基于應力轉移原理在陡直側墻上濕法轉移完整二維材料的方法，用以解決現有技術中的上述缺陷，該方法能夠在具有陡直高側墻等復雜三維結構的基底表面實現二維材料的完整、高質量轉移，克服了以往二維材料只能在平整表面轉移的局限性，極大拓寬了二維材料的應用場景。
2、基于此，本專利技術具有如下技術方案：
3
4、其中，所述目標基底具有帶臺階的平面結構。
5、本專利技術基于應力轉移原理，采用圖形化后的光刻膠和聚合物支撐層作為轉移時的復合犧牲涂層，利用復合犧牲涂層不同位置厚度不一樣，從而應力應變不同，實現對二維材料不同區域的應力不同分布；其中轉移后自然斷裂發生在無光刻膠保護的區域，確保二維材料在臺階側壁上完整轉移。
6、本專利技術中，光刻膠作為應力保護層，經圖形化后形成不含光刻膠的應力轉移區和帶光刻膠的應力保護區，其中，有圖形的區域（即帶光刻膠的應力保護區）作為保護二維材料在臺階上的地方，而其他區域作為不含光刻膠的應力轉移區，保證二維材料自然撕裂的部分會在無光刻膠層的地方。
7、本專利技術中，所述目標基底具有帶臺階的平面結構；具體可以是臺階結構或具有高縱深比的陡直高側墻。
8、在具體實施過程中，本領域技術人員能夠采用本領域現有的、常規的方法將涂覆的光刻膠進行圖形化，在此不做具體限定。
9、本專利技術中，可以使用旋涂、噴涂或浸涂等方法在聚合物支撐層表面均勻涂覆一層光刻膠；旋涂是最常見的方法，具體可以通過高速旋轉基底，利用離心力使光刻膠均勻分布。涂覆后，進行初步的熱處理（軟烘），目的是去除光刻膠中的溶劑，使光刻膠層初步固化，提高附著力。而后將涂有光刻膠的二維材料放入光刻機中，使用對準系統確保掩模（mask）上的圖案與基底上預期的圖案位置對齊。通過光刻機的曝光系統，使用特定波長的光（如紫外光）照射基底上的光刻膠，通過掩模傳遞圖案。曝光過程中，光刻膠的光敏成分發生化學反應。曝光后可以進行后烘以進一步固化光刻膠，增強其在后續顯影和蝕刻步驟中的穩定性。而后使用顯影液處理，溶解未曝光區域的光刻膠（正性光刻膠）或曝光區域的光刻膠（負性光刻膠），形成所需的凸起或凹陷圖案。
10、本專利技術中，所述光刻膠層有別于pmma支撐層，且能和pmma層良好無縫隙貼附。pmma層為電子束光刻膠，因此普通的光刻光線是無法將pmma層圖形化，僅能光刻光刻膠層這才導致可以制備支撐層和光刻層。
11、作為優選，轉移時，調整所述應力保護區與所述目標基底的臺階結構對準，確保光刻膠保護的地方可以落在臺階結構上。
12、本專利技術中，所述臺階的高度為5μm以下時，采用現有技術的常規轉移方法極易在側壁上出現破裂，而采用上述轉移方法可以完成高質量的無撕裂轉移。
13、作為本專利技術的一種優選實施例，所述的濕法轉移二維材料的方法包括：
14、s1：將所述二維材料轉移到藍寶石基底上，得到帶基底的二維材料；
15、s2：將所述帶基底的二維材料上依次涂覆聚合物支撐層和光刻膠層，而后對光刻膠層進行圖形化，形成不含光刻膠的應力轉移區和帶光刻膠的應力保護區；
16、s3：將s2中得到的帶復合犧牲涂層的二維材料進行薄膜釋放，去除藍寶石基底；
17、s4：將s3中得到的去除藍寶石基底后帶復合犧牲涂層的二維材料轉移至目標基底上。
18、本專利技術中，對于一些特殊的二維材料，可以直接從其特定的目標基底上進行保護和圖形化以及二維材料釋放。
19、作為優選，轉移后還包括去除聚合物支撐層和光刻膠層的操作，最終獲得在所述目標基底上無撕裂的完整二維材料層。
20、作為優選，所述二維材料包括石墨烯、二維過渡金屬硫族化合物tmds材料以及各類適合大面積轉移的二維材料；所述二維過渡金屬硫族化合物tmds材料包括二硫化鉬、二硫化鎢、硒化鎢或硒化鉍。
21、對于任意二維材料，由于其可能在各種基底上，因此可以先將其轉移到水中，然后撈取到藍寶石基底上，再進行后續操作，最終在boe溶液中釋放，從而完成薄膜結構的制備。
22、當所述二維材料為石墨烯時，由于其在銅箔之上生長，可以將先其貼敷在硬質基底上，進行勻膠光刻再圖形化，之后把結構放置于過硫酸銨溶液中溶解銅箔，從而得到二維材料。之后將其撈取到藍寶石基底上，再進行后續操作，最終在boe溶液中釋放，從而完成薄膜結構的制備。
23、當所述二維材料為二硫化鉬，由于其本來就在藍寶石這種硬質基底上，可以直接進行涂覆聚合物和光刻膠并進行光刻和顯影，之后通過boe進行薄膜釋放。
24、作為優選，所述聚合物支撐層的厚度為100nm~1μm；和/或所述光刻膠層的厚度為200nm~2μm。
25、本專利技術中，所述光刻膠可以為正性光刻膠或負性光刻膠；作為優選，所述光刻膠包括az601、az系列光刻膠或ar系列光刻膠。
26、作為優選，所述聚合物包括pmma或ppc。
27、作為優選，所述目標基底為不導電的光滑基底。
28、進一步優選地，可以采用低溫刻蝕方法以保證實現光滑表面。
29、進一步優選地，所述目標基底的制備方法包括：將硅深刻蝕出臺階結構；再進行熱氧化處理，在臺階表面生成二氧化硅層；而后采用緩沖氧化蝕刻劑去除二氧化硅層，獲得光滑硅表面；而后再次進行熱氧化處理或者直接icp-pecvd生長光滑的二氧化硅介質，在臺階表面生成絕緣的二氧化硅層。
30、本專利技術發現，通過采用本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種濕法轉移二維材料的方法，其特征在于，包括：在二維材料的表面涂覆上聚合物支撐層，在帶聚合物支撐層的二維材料的表面繼續涂覆上光刻膠層，而后對光刻膠層進行圖形化，形成不含光刻膠的應力轉移區和帶光刻膠的應力保護區；最后將帶復合犧牲涂層的二維材料轉移至目標基底上；
2.根據權利要求1所述的濕法轉移二維材料的方法，其特征在于，轉移時，調整所述應力保護區與所述目標基底的臺階結構對準，確保光刻膠保護的地方可以落在臺階結構上。
3.根據權利要求1或2所述的濕法轉移二維材料的方法，其特征在于，所述臺階的高度為5μm以下。
4.根據權利要求1~3任一項所述的濕法轉移二維材料的方法，其特征在于，包括：
5.根據權利要求1~4任一項所述的濕法轉移二維材料的方法，其特征在于，所述聚合物支撐層的厚度為100nm~1μm；和/或所述光刻膠層的厚度為200nm~2μm。
6.根據權利要求1~5任一項所述的濕法轉移二維材料的方法，其特征在于，所述光刻膠包括AZ601、AZ系列光刻膠或AR系列光刻膠。
7.根據權利要求1~6任一項所述的濕
8.根據權利要求1~7任一項所述的濕法轉移二維材料的方法，其特征在于，所述二維材料包括石墨烯、二維過渡金屬硫族化合物TMDs材料以及各類適合大面積轉移的二維材料；所述二維過渡金屬硫族化合物TMDs材料包括二硫化鉬、二硫化鎢、硒化鎢或硒化鉍。
9.根據權利要求1~8任一項所述的濕法轉移二維材料的方法，其特征在于，所述目標基底為不導電的光滑基底；其制備方法包括：將硅深刻蝕出臺階結構；再進行熱氧化處理，在臺階表面生成二氧化硅層；而后采用緩沖氧化蝕刻劑去除二氧化硅層，獲得光滑硅表面；而后再次進行熱氧化處理或者直接ICP-PECVD生長光滑的二氧化硅介質，在臺階表面生成絕緣的二氧化硅層。
10.一種二維材料電子器件的制備方法，其特征在于，包括權利要求1~9任一項所述的濕法轉移二維材料的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種濕法轉移二維材料的方法，其特征在于，包括：在二維材料的表面涂覆上聚合物支撐層，在帶聚合物支撐層的二維材料的表面繼續涂覆上光刻膠層，而后對光刻膠層進行圖形化，形成不含光刻膠的應力轉移區和帶光刻膠的應力保護區；最后將帶復合犧牲涂層的二維材料轉移至目標基底上；
2.根據權利要求1所述的濕法轉移二維材料的方法，其特征在于，轉移時，調整所述應力保護區與所述目標基底的臺階結構對準，確保光刻膠保護的地方可以落在臺階結構上。
3.根據權利要求1或2所述的濕法轉移二維材料的方法，其特征在于，所述臺階的高度為5μm以下。
4.根據權利要求1~3任一項所述的濕法轉移二維材料的方法，其特征在于，包括：
5.根據權利要求1~4任一項所述的濕法轉移二維材料的方法，其特征在于，所述聚合物支撐層的厚度為100nm~1μm；和/或所述光刻膠層的厚度為200nm~2μm。
6.根據權利要求1~5任一項所述的濕法轉移二維材料的方法，其特征在于，所述光刻...
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