【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于二維半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，涉及一種二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法。
技術(shù)介紹
1、柔性傳感器是新一代戰(zhàn)略性和前瞻性柔性信息器件的基本組成單元之一，高質(zhì)量的柔性電子材料是高性能柔性傳感器的核心，二維過渡金屬硫族化合物(tmdcs)具有柔韌性、可調(diào)帶隙和高遷移率，已成為柔性電子器件領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，為柔性電子的發(fā)展帶來了新的希望。然而，柔性電子器件通常需要大面積和高質(zhì)量的材料，制造和集成的繁雜過程限制了二維tmdcs的實(shí)際應(yīng)用。
2、對于柔性電子器件來說，最具挑戰(zhàn)性的技術(shù)壁壘是在柔性襯底上直接制備二維tmdcs材料。化學(xué)氣相沉積(cvd)法合成二維tmdcs材料需要較高的溫度，熔鹽的使用已有效的使得二維tmdcs材料制備的溫度降至550-850℃，但仍無法滿足二維tmdcs材料在柔性襯底上的直接生長。目前sio2/si是最常用的cvd法制備二維tmdcs材料的襯底，如何將這些二維tmdcs材料無損地轉(zhuǎn)移到適合的目標(biāo)柔性襯底上，成為進(jìn)一步開展柔性二維材料的物性研究以及后續(xù)制備基于二維材料的柔性電子器件的關(guān)鍵。目前二維tmdcs材料現(xiàn)有的干法、濕法等轉(zhuǎn)移技術(shù)，均會使二維tmdcs材料在轉(zhuǎn)移過程中受到不同程度的污染和損傷，使得二維tmdcs材料的缺陷增加，將極大的影響器件的性能。cn104960286a公開了一種可控的二維材料柔性轉(zhuǎn)移方法，該方法可將二維材料精確定點(diǎn)的轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基底的目標(biāo)位置且不破壞目標(biāo)基底原有機(jī)構(gòu)和性能，但在操作過程中使用了有機(jī)溶劑，可能會導(dǎo)致二維材料受到一定程度的污染或損傷。cn109133174a
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對基于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)移方法存在的各類問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，有效避免了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)移方法中的污染和損傷問題。該方法不僅能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的轉(zhuǎn)移，還能確保材料的原始性能不受損害，為進(jìn)一步開展柔性二維材料的物性研究以及后續(xù)制備基于二維材料的柔性電子器件提供了理想的技術(shù)手段。
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案包括：
3、一種二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，包括以下步驟：
4、步驟一：在剛性sio2/si襯底上生長二維tmdcs材料；
5、步驟二：柔性襯底的待轉(zhuǎn)移面形成均勻的水膜，與剛性sio2/si襯底上的二維tmdcs材料貼合；
6、步驟三：使攜帶有水膜和二維tmdcs材料的柔性襯底與剛性sio2/si襯底沿與表面垂直方向同步分離，干燥，即可。
7、可選的，所述的水膜通過噴灑形成，噴嘴的孔徑為0.5～0.8mm，流量為0.1～0.5l/min，噴灑時噴嘴與柔性襯底表面保持10～20cm的距離。
8、可選的，所述的水膜通過噴灑形成，噴嘴的孔徑為0.5mm，流量為0.1l/min，噴灑時噴嘴與柔性襯底表面保持15cm的距離。
9、可選的，所述的水膜的水珠粒徑為10～40μm。
10、可選的，在所述柔性襯底的待轉(zhuǎn)移表面形成水膜前還進(jìn)行等離子體處理；所述的等離子體處理條件包括功率20～100w，時間30～300秒，氣體類型為空氣或者氧氣，氣壓10～1000pa。
11、可選的，所述的等離子體處理條件包括功率40w，時間60秒，氣體類型為氧氣，氣壓100pa。
12、可選的，所述的干燥溫度為15～30℃，干燥時間為3～5min。
13、可選的，所述的干燥溫度為25℃，干燥時間為4min。
14、可選的，所述的柔性襯底待轉(zhuǎn)移面的面積大于sio2/si襯底的生長面的面積；所述的柔性襯底的制備材料選自聚二甲基硅氧烷、聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、金屬箔片、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯中的至少一種。
15、可選的，所述的剛性sio2/si襯底的氧化層厚度為285nm；所述的二維tmdcs材料通過化學(xué)氣相沉積法在sio2/si襯底上沉積制備。
16、與已有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下有益效果：
17、1、這種無損轉(zhuǎn)移二維材料的方法具有極好的普適性，適用于將二維材料轉(zhuǎn)移到不同類型的柔性襯底。無論是聚合物薄膜、金屬箔還是其他類型的柔性基材，這種方法都能夠有效地將二維材料完整地轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底上，而不會造成材料的污染或損傷，使得在不同類型的柔性襯底上直接制備高性能的柔性器件成為可能，極大地拓展了二維材料在柔性器件領(lǐng)域的應(yīng)用。
18、2、本專利技術(shù)選擇的是向柔性襯底表面噴一層水膜，將帶有水膜的柔性襯底薄膜貼合到二維材料樣品的表面。在二維材料與生長襯底分離時，水膜能夠在柔性襯底與二維材料樣品之間形成一層緩沖層，減少了柔性襯底與樣品之間的直接接觸和過大的粘附力，可以在保持樣品完整性的同時，更加順利地實(shí)現(xiàn)從生長襯底上剝離二維材料，防止因粘附力過大導(dǎo)致的材料撕裂或裂紋。除此之外，在貼合過程中，水膜能夠在柔性襯底與二維材料樣品之間均勻分布壓力，避免局部的機(jī)械應(yīng)力集中。這有助于保護(hù)樣品免受不均勻的應(yīng)力影響，進(jìn)一步降低裂紋或變形的風(fēng)險。
19、3、本專利技術(shù)利用去離子水作為中介物，不僅避免了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)移方式中采用pmma、有機(jī)溶劑、膠水或粘合劑等化學(xué)物質(zhì)作為轉(zhuǎn)移載體引起的污染問題，還能夠形成超潔凈的界面，保持材料的高表面質(zhì)量，確保后續(xù)應(yīng)用中二維材料的電子特性不受影響。整個轉(zhuǎn)移過程溫和且不涉及高溫或化學(xué)處理，保證了二維材料的原始結(jié)構(gòu)和理化性能不受破壞，適合對材料本征性質(zhì)的進(jìn)一步研究。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，其特征在于，所述的水膜通過噴灑形成，噴嘴的孔徑為0.5～0.8mm，流量為0.1～0.5L/min，噴灑時噴嘴與柔性襯底表面保持10～20cm的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，其特征在于，所述的水膜通過噴灑形成，噴嘴的孔徑為0.5mm，流量為0.1L/min，噴灑時噴嘴與柔性襯底表面保持15cm的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，其特征在于，所述的水膜的水珠粒徑為10～40μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，其特征在于，在所述柔性襯底的待轉(zhuǎn)移表面形成水膜前還進(jìn)行等離子體處理；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，其特征在于，所述的等離子體處理條件包括功率40W，時間60秒，氣體類型為氧氣，氣壓100Pa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，其特征在于，所述的干燥溫度為25℃，干燥時間為4min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，其特征在于，
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，其特征在于，所述的剛性SiO2/Si襯底的氧化層厚度為285nm；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，其特征在于，所述的水膜通過噴灑形成，噴嘴的孔徑為0.5～0.8mm，流量為0.1～0.5l/min，噴灑時噴嘴與柔性襯底表面保持10～20cm的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，其特征在于，所述的水膜通過噴灑形成，噴嘴的孔徑為0.5mm，流量為0.1l/min，噴灑時噴嘴與柔性襯底表面保持15cm的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，其特征在于，所述的水膜的水珠粒徑為10～40μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二維材料無損轉(zhuǎn)移至柔性襯底的方法，其特征在于，在所述柔...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭璐，郭夢璇，許曼章，買書航，李偉偉，王學(xué)文，黃維，
申請(專利權(quán))人：西北工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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