CN103572284B - 一种转移二维纳米薄膜的方法 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
本发明公开了一种转移二维纳米薄膜的方法，主要包括在二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面插入隔离层，从而降低二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的作用力；使用外力将二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。本方法可以大面积地转移二维纳米薄膜，无需腐蚀掉合成二维纳米薄膜所需的催化层衬底，从而催化层衬底可以反复被利用；本方法可以转移在任意催化层衬底上合成的二维纳米薄膜。所述的二维纳米薄膜包括由元素周期表中第四主族的元素构成的石墨烯薄膜、硅烯薄膜、锗烯薄膜或元素锡构成的类石墨烯薄膜、金属硫族化合物薄膜、氮化硼薄膜等。本发明方法简单、环保、可以降低合成与应用二维纳米薄膜的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种转移二维纳米薄膜的方法，特别是涉及一种从合成该二维纳米薄膜的衬底上将所合成的二维纳米薄膜转移到目标基底上的方法。
背景技术
由于其独特的物理、化学、光电子等性能，二维层状材料不仅受到学术界，而且也受到工业界广泛关注。二维层状纳米材料包括石墨烯薄膜、金属硫族化合物(metalchalcogenides)、氮化硼(boronnitride)薄膜、硅烯(silicene)薄膜、锗烯(germanene)薄膜或元素周期表中第四主族的其它元素构成的类石墨烯薄膜等，这类纳米材料具有非常广泛的应用前景。
石墨烯具有卓越的二维电学、光学、热学、力学性能以及化学稳定性,石墨烯在超快光电子器件、洁净能源、传感器等方面具有广泛的应用前景。电子在石墨烯中传输速度是硅的150倍，IBM等著名公司已经制备速度可达太赫兹的超快速光电子器件，美国加州大学利用石墨烯研制成光学调制解调器，有望将网速提高1万倍；全球每年半导体晶硅的需求量在2500吨左右，石墨烯如果替代十分之一的晶硅制成高端集成电路如射频电路，市场容量至少在5000亿元以上。因为石墨烯只有2.3%的光吸收，这使石墨烯可用于制备光电子器件如显示器件、太阳能电池、触摸面板等的柔性透明电极，从而取代成本昂贵、资源稀少、不可自由折叠的由铟为主要成分的ITO透明导电膜。据报道，2011年全球ITO透明导电膜的需求量在8500万-9500万片，这样，石墨烯替代ITO透明导电膜的发展空间巨大。由于石墨烯独特的电子传输特性，作为传感器，它具有单分子的敏感性。经过近几年的快速发展，石墨烯产品已经出现在触摸屏应用上。二维的氮化硼是绝缘材料，氮化硼用于石墨烯场效应晶体管的绝缘层可以大大地提高器件的性能。不同于零带隙的石墨烯，单层的硫化钼晶体是直接带隙半导体，可以用作发光器件、低功耗逻辑电路以及新颖的Valleytronics。除了具有与石墨烯类似的电子特性外，硅烯(由单层的硅原子组成的二维材料)与锗烯(由单层的锗原子组成的二维材料)还具有石墨烯没有的拓扑绝缘特性，使其可以用于制备自旋电子器件。因此，二维材料的产业化将是对材料、信息、能源、生物医学工业的一次革命性变革！
目前，能够大面积地制备石墨烯、氮化硼以及硫化钼等二维纳米薄膜的方法主要包括化学气相沉积法(CVD)、碳偏析(surfacesegregation)法以及物理气相沉积方法[公开号：CN101913598A]；并且制备高质量的二维纳米薄膜往往都需要特定的催化层衬底如金属Ni,Cu,Ru,Pt,Pd,Au,Co等，而不是在任何衬底上都可以合成高质量的二维纳米薄膜。这意味着应用二维纳米薄膜时需要将在一定的催化层衬底上合成的二维纳米薄膜转移到应用时的目标基底，比如如果需要将石墨烯应用于场效应晶体管，就必须将在一定催化层如铜箔、镍膜等上合成的石墨烯薄膜转移到目标基底如SiO2,HfO2,或h-BN(氮化硼)等绝缘层上。
目前，最普遍的转移石墨烯等二维纳米薄膜的方法包括以下主要步骤：(a)在所合成的石墨烯薄膜上旋涂由聚合物组成的支撑层如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA:poly(methylmethacrylate)[LiXSetal.TransferofLarge-AreaGrapheneFilmsforHigh-PerformanceTransparentConductiveElectrodes.NanoLett.2009,9(12),4359–4363]，(b)采用一定的化学溶液如FeCl3等与金属催化层如Cu发生化学反应而将催化层腐蚀掉，从而将石墨烯薄膜与合成所用的催化层衬底分离，(c)将支撑层/石墨烯薄膜转移到目标基底，(d)将支撑层与石墨烯分离。以上步骤中，通过化学反应可以将金属催化层如Cu、Ni等腐蚀掉，但对于化学稳定性很强的金属催化层如Au、Pt、Ru等不太适合，而且腐蚀金属催化层还会增加成本，化学腐蚀催化层的方法也不适合转移在SiC上由碳偏析而合成的石墨烯薄膜；另外，该方法不能大面积转移二维纳米薄膜。在上述转移步骤中也有使用热缩性胶带[KangJetal.EfficientTransferofLarge-AreaGrapheneFilmsontoRigidSubstratesbyHotPressing.ACSNano,2012,6(6):5360-5]贴在二维纳米薄膜如石墨烯薄膜上而作为支撑层可以大面积转移二维纳米薄膜，但以上方法都会在转移的二维纳米薄膜中引入缺陷，使二维纳米薄膜的性能变差。转移石墨烯等二维纳米薄膜的方法也包括采用电化学方法使石墨烯薄膜与催化层如铜箔分离[WangYetal.ElectrochemicaldelaminationofCVD-growngraphenefilm:towardtherecyclableuseofcoppercatalyst.ACSNano.2011,5(12):9927-33]，该方法可以使金属催化层再利用，但不能大面积转移二维纳米薄膜，此方法也容易在转移过程中导致在石墨烯薄膜中缺陷的存在。以上的转移二维纳米薄膜的方法的不足严重地制约了二维纳米薄膜的实际应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种转移二维纳米薄膜的方法，该方法可以大面积地转移石墨烯等二维纳米薄膜，无需腐蚀掉合成二维纳米薄膜所需的催化层衬底，从而催化层衬底可以反复被利用；利用本发明的方法可以转移在任意催化层上合成的石墨烯等二维纳米薄膜，例如可以转移在难以采用化学反应而腐蚀的贵金属催化层如Au、Pt、Pd、Ru、Ag或者SiC、ZrB2上合成的石墨烯等二维纳米薄膜，而采用现有技术是难以将上述催化层上而成的石墨烯等二维纳米薄膜进行转移的。本发明方法的转移二维纳米薄膜的步骤简单、环保、可以降低合成与应用二维纳米薄膜的成本。
区别于现有技术，本发明的转移二维纳米薄膜的方法主要特征在于：在二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间插入(intercalate)一个由分子、原子或化合物组成的隔离层，以降低二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的相互作用，这样将二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底隔离；然后施加一定的作用力使二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离，这样就没有必要一定通过化学反应腐蚀掉合成该二维纳米薄膜的衬底，使得合成该二维纳米薄膜的衬底可以再利用。
在本发明的转移二维纳米薄膜的过程中，首先，在二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面插入隔离层，然后在所述二维纳米薄膜的表面制备支撑层，这样形成二维纳米薄膜与支撑层的结合(层与层之间的关系表示为“支撑层/二维纳米薄膜”)，最后将支撑层/二维纳米薄膜作为一个整体与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；如果支撑层不是实际使用二维纳米薄膜的目标基底，支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离后，再需要将该支撑层/二维纳米薄膜转移到目标基底上，然后除掉支撑层，即可实现将二维纳米薄膜转移到目标基底上。在二维纳米薄膜的转移过程中，支撑层主要起到保护二维纳米薄膜和方便转移操作的作用。
所述的实际使用二维纳米薄膜的目标基底是指依据二维纳米薄膜的不同应用而选定的基底，比如制备各种光电子器件时所采用的SiO2、BN、SiC、Si、Al2O3、HfO2、GaN、Ge、GaAs、玻璃、塑料等。
所述的支撑层与实际使用二维纳米薄膜的目标基底可以是相同的材料，也可以是不同的材料。
根据支撑层是否为实际使用二维纳米薄膜的目标基底，本发明转移二维纳米薄膜的方法包括两种方式。
方法一：当支撑层为使用二维纳米薄膜时的目标基底时，本发明的采用如下的技术方案：
一种转移二维纳米薄膜的方法，包括以下步骤：
1)在二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面插入隔离层；
2)在所述的二维纳米薄膜的表面制备支撑层；
3)将所述步骤2)得到的支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
依据半导体领域表示层与层之间的关系，完成以上的步骤后层与层之间的关系可以表示为：
完成步骤1)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“二维纳米薄膜/隔离层/合成该二维纳米薄膜的衬底”；
完成步骤2)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“支撑层/二维纳米薄膜/隔离层/合成该二维纳米薄膜的衬底”；
完成步骤3)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“支撑层/二维纳米薄膜”以及“隔离层/合成该二维纳米薄膜的衬底”。
方法二：当支撑层不是使用二维纳米薄膜时的目标基底时，本发明采用如下的技术方案：
1)在二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面插入隔离层；
2)在所述的二维纳米薄膜的表面制备支撑层；
3)将所述步骤2)得到的支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；
4)将所述的支撑层/二维纳米薄膜转移到实际使用该二维纳米薄膜的目标基底上。
5)将所述的支撑层除掉。
依据半导体领域表达层与层之间的关系，完成以上的步骤后层与层之间的关系可以表示为：
完成步骤1)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“二维纳米薄膜/隔离层/合成该二维纳米薄膜的衬底”；
完成步骤2)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“支撑层/二维纳米薄膜/隔离层/合成该二维纳米薄膜的衬底”；
完成步骤3)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“支撑层/二维纳米薄膜”以及“隔离层/合成该二维纳米薄膜的衬底”；
完成步骤4)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“支撑层/二维纳米薄膜/目标基底”；
完成步骤5)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“二维纳米薄膜/目标基底”。
其中，步骤4)将支撑层/二维纳米薄膜转移到目标基底的方法，依据使用的材料而具体选择，可以参照已有的转移石墨烯薄膜的方法[LiXSetal.TransferofLarge-AreaGrapheneFilmsforHigh-PerformanceTransparentConductiveElectrodes.NanoLett.2009,9(12),4359-4363;KangJetal.EfficientTransferofLarge-AreaGrapheneFilmsontoRigidSubstratesbyHotPressing.ACSNano,2012,6(6):5360-5]。步骤5)去除支撑层的方法可以是本领域技术人员所知的方法，包括溶液腐蚀、加热分解、离子束腐蚀等，具体方法的选择主要依据支撑层材料的性质，也可以参考已有的转移石墨烯薄膜的方法[LiXSetal.TransferofLarge-AreaGrapheneFilmsforHigh-PerformanceTransparentConductiveElectrodes.NanoLett.2009,9(12),4359–4363;KangJetal.EfficientTransferofLarge-AreaGrapheneFilmsontoRigidSubstratesbyHotPressing.ACSNano,2012,6(6):5360-5]。
其中，所述的步骤1)，即在二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面插入隔离层，包括以下步骤：
a)将合成的二维纳米薄膜与化学物质接触；
b)所述的化学物质扩散到二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面而形成隔离层。
所述隔离层的厚度通常为单原子层或者单分子层的厚度，但不局限于此厚度。
所述的化学物质选自气体、固体、液体中的至少任意一种；所述的气体包括H2、O2、NO2、CO2、F2、Cl2、Br2等，所述的固体包括Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Pt、Pd、Ni、Mn、Fe、Cr、Co、In、Ce、Mg、Al、Ag、Si、Ge、S等，所述的液体包括金属氯化物溶液、冰醋酸溶液、硝酸铵溶液、草酸钾溶液、草酸铵溶液、含有Li离子的盐溶液等。
所述的将二维纳米薄膜与化学物质接触是指：当所述的化学物质为气态时，将二维纳米薄膜暴露于所述化学物质的气氛中；当所述的化学物质为固态时，在二维纳米薄膜的表面沉积生长所述的化学物质；当所述的化学物质为液态时，将二维纳米薄膜浸入所述化学物质的溶液中。
固体化学物质或者液体化学物质可以通过加热等方式形成气态时，这样也可以称之为暴露于该化学物质形成的气氛中。
作为优选，二维纳米薄膜暴露于所述的化学物质的气氛中是指将二维纳米薄膜放置于真空腔室中，然后，往真空腔室中充入含有化学物质的气体，所述的含有化学物质的气体可以是纯的化学物质的气体，如纯的H2、O2、NO2、CO2；或者是化学物质的气体与其他气体的混合物，如H2与Ar形成的混合气体；或者是由固体或者液体形态的化学物质通过加热等方式产生的气体。
所述的在二维纳米薄膜的表面沉积生长所述的化学物质是指采用本领域技术人员所知的沉积方法如各种化学气相沉积方法、物理气相沉积方法、原子层沉积技术等将所述的化学物质沉积在二维纳米材料表面。作为优选，沉积的化学物质的厚度一般不超过本领域技术人员所称的单原子或单分子层厚度。
所述的将二维纳米薄膜浸入所述的化学物质中是指将二维纳米薄膜浸入含有所述的化学物质的溶液中，或者将二维纳米薄膜浸入液态的化学物质中；也可以理解为所述的溶液是指含有所述的化学物质的质量溶度为：0%＜化学物质的质量溶度≤100%。
所述的步骤b)，即所述的化学物质扩散到二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面而形成隔离层中，所述的化学物质扩散是指化学物质从二维纳米薄膜/合成该二维纳米薄膜的衬底的体系之外(二维纳米薄膜/合成该二维纳米薄膜的衬底作为一个完整的系统)，扩散或者插入(intercalate)到二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面而形成隔离层以降低二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的相互作用力。一般而言，热处理将有助于这种扩散，或者使化学物质与合成二维纳米薄膜的衬底结合力增强比如形成化学键；依据不同的二维纳米薄膜材料或不同的所述的化学物质，可选择的处理温度为10~2000°C。本专利发明依据这种隔离层能够降低二维纳米薄膜如石墨烯薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的相互作用的原理，并且通过施加作用力使二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离而转移二维纳米薄膜。
作为优选，化学物质的扩散是指采用热处理的方法将所述的化学物质从二维纳米薄膜的表面或周围扩散到二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面，使化学物质与该衬底结合而降低二维纳米薄膜与该衬底之间的相互作用。
所述的步骤2)，即在所述的二维纳米薄膜的表面制备支撑层，是指将支撑层制备在二维纳米薄膜的表面，制备支撑层的方法为本领域研究人员所知的方法包括溶液旋涂、物理气相沉积、粘贴等，比如采用旋涂仪将聚甲基丙烯酸乙酯(PMMA)旋涂在石墨烯等二维纳米薄膜上，或者将胶带贴在二维纳米薄膜上，通过这样的方式，将二维纳米薄膜与支撑层结合在一起成为支撑层/二维纳米薄膜。
所述的步骤3)，即将所述步骤2)得到的支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离，是指将支撑层/二维纳米薄膜作为一个整体与合成该二维纳米薄膜的衬底分离，二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离后；分离后，作为优选，隔离层不与二维纳米薄膜在一起。
所述的支撑层材料包括基于硅的有机化合物如硅烷的化合物和硅氧烷的化合物(siloxane-basedcompounds)、基于丙烯的化合物(acryl-basedcompounds)、基于环氧基的化合物(epoxy-basedcompound)、导电聚合物(conductivepolymers)、光刻胶(photoresists)、塑料、金属浆料(metallicpastes)、金属(metals)、半导体(semiconductors)、无机绝缘材料(inorganicinsulators)中的任意一种或二种以上的组合。由于本发明的二维纳米薄膜的层数通常为1~400层(最薄时约为0.335nm)，所以在转移过程中，支撑层具有保护二维纳米薄膜的作用，也便于转移时的操作。
所述的基于硅烷的化合物包括硅烷偶联剂等；基于硅氧烷的化合物为含有硅氧烷基的化合物，包括聚二甲基硅氧烷、四甲基硅氧烷、二甲基环硅氧烷混合物、八苯基环四硅氧烷等；基于丙烯的化合物为含有丙烯基的化合物，包括聚甲基丙烯酸甲酯、PMMA等；基于环氧基的化合物为含氧三元环的醚类化合物，包括环氧树脂、环氧乙烷、环氧丙烷等；导电聚合物包括聚乙炔、聚吡咯、噻酚等导电高分子；光刻胶是指对光、电子束、离子束、X射线等敏感而发生变化的材料，包括聚乙烯醇肉桂酸酯、AZ系列光刻胶等；金属浆料包括银浆、铝浆等；半导体包括Si、Ge、GaN、GaAs等，无机绝缘材料包括SiO2、BN、SiC、Al2O3、HfO2等，塑料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯等，金属包括铜、铁等。选择时，应该考虑支撑层能够与二维纳米薄膜有效结合如黏合等，同时需考虑在二维纳米薄膜转移到目标基底后支撑层容易去除，并且不会引起或尽量减少对二维纳米薄膜的损伤。
所述的将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离是指采用物理方法或者化学方法将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
所述的物理方法是施加作用力将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；所述的化学方法是利用化学反应将合成该二维纳米薄膜的衬底反应掉或者将隔离层反应掉而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
所述的施加作用力将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离是指分别在支撑层/二维纳米薄膜和合成该二维纳米薄膜的衬底上施加方向相反的力，而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；或者对着二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的隔离层的方向施加力，将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；或者固定合成该二维纳米薄膜的衬底，只在支撑层/二维纳米薄膜上施加力，而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；或者固定支撑层/二维纳米薄膜，只在合成该二维纳米薄膜的衬底上施加力而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
作为优选，可以在真空腔室中，采用真空吸盘分别吸附(或真空吸附)支撑层/二维纳米薄膜和合成该二维纳米薄膜的衬底，并且往相反的方向施加吸附力而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
作为优选，可以利用磁力将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
作为优选，也可以对着二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的隔离层的方向施加力，例如使用压缩气体往二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底界面的隔离层施加吹力，从而使二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
作为优选，也可以仅仅在支撑层/二维纳米薄膜或者合成该二维纳米薄膜的衬底的一方施加力，而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
作为优选，可以通过使合成该二维纳米薄膜的衬底与能够与该衬底发生化学反应的物质发生化学反应而将该衬底去除(比如金属Cu衬底与FeCl3溶液发生化学反应而将铜腐蚀掉)，从而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；或者利用化学反应去除二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的隔离层而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
所述的二维纳米薄膜包括元素周期表中由第四主族的元素构成的石墨烯薄膜(由碳元素构成)、硅烯薄膜(由硅元素构成)、锗烯薄膜(由锗元素构成)或锡元素构成的类石墨烯薄膜，金属硫族化合物薄膜(如硫化钼(MoS2)，WS2，GaS等)、氮化硼薄膜。所述的二维纳米薄膜的层数为1~400层，例如在物理意义上石墨烯由单层的碳原子组成的以六元环为重复单元的蜂窝状的二维材料，这样本发明所述的石墨烯薄膜是指由1~400层的石墨烯组成；所述的二维纳米薄膜也包括有结构缺陷的或者/和掺杂的薄膜，比如掺杂氮原子的石墨烯薄膜，或者具有点、线缺陷的石墨烯薄膜等。
所述的合成二维纳米薄膜的衬底是指本领域技术人员所知的合成二维纳米薄膜所需的材料，包括但不局限于，金属催化层如Ni、Cu、Au、Pt、Pd、Ru、Co、Fe、W、Ag等，也包括TaC、SiC、Ni/SiO2/Si、Cu/SiO2/Si、Cr/SiO2/Si、Ni/BN、Pt/SiO2/Si、云母、蓝宝石、MgO、ZrB2等。
本发明的方法是采用干法转移二维纳米薄膜，兼容目前的半导体工艺。本发明的转移二维纳米薄膜的工艺步骤可以与本发明人的连续制备二维纳米薄膜的技术工艺进行无缝隙集成(公开号：102618827A，申请号：201210134598.4、201210163121.9)，有助于二维纳米薄膜的产业化。
附图说明
图1为本发明的转移二维纳米薄膜的基本步骤示意图。
图2为本发明的转移二维纳米薄膜的流程图。
图3为本发明的转移二维纳米薄膜的基本步骤示意图，其中化学物质为气体，支撑层是目标基底。
图4为本发明的一种转移二维纳米薄膜的基本步骤示意图，其中化学物质不是气体，支撑层不是目标基底。
图5为本发明的一种转移二维纳米薄膜的基本步骤示意图，其中化学物质不是气体，支撑层不是目标基底。
图6为本发明的一种转移二维纳米薄膜的基本步骤示意图，采用压缩气体将二维纳米薄膜与合成纳米薄膜的衬底分离。
图中所示，1：合成二维纳米薄膜的衬底，2：二维纳米薄膜，3：化学物质，30：隔离层，4：支撑层，5：与支撑层接触的托盘，50：合成二维纳米薄膜的衬底接触的托盘，6：施加在与支撑层接触的托盘上的力，60：施加在与合成二维纳米薄膜的衬底接触的托盘上的力，7：目标基底，8：压缩气体。
具体实施方式
在二维纳米薄膜的转移过程中，首先，在二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面插入隔离层，然后在所述二维纳米薄膜的表面制备支撑层，这样将二维纳米薄膜与支撑层结合为支撑层/二维纳米薄膜，最后将支撑层/二维纳米薄膜作为一个整体与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；如果支撑层不是实际使用二维纳米薄膜的目标基底，支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离后，再需要将支撑层/二维纳米薄膜转移到目标基底上，然后除掉支撑层。在二维纳米薄膜的转移过程中，支撑层起到保护二维纳米薄膜和方便转移操作的作用。
所述的实际使用二维纳米薄膜的目标基底是指依据二维纳米薄膜的不同应用而选定的基底，比如制备各种光电子器件时所采用的SiO2、BN、SiC、Si、Al2O3、HfO2、GaN、Ge、GaAs、玻璃、塑料等。
所述的支撑层与实际使用二维纳米薄膜的目标基底可以是相同的材料，也可以是不同的材料。
根据支撑层是否为实际使用二维纳米薄膜的目标基底，本发明转移二维纳米薄膜的方法包括两种方式。
方法一：当支撑层为使用二维纳米薄膜时的目标基底时，本发明的采用如下的技术方案：
一种转移二维纳米薄膜的方法，包括以下步骤：
1)在二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面插入隔离层；
2)在所述的二维纳米薄膜的表面制备支撑层；
3)将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
依据半导体领域表示层与层之间的关系，完成以上的步骤后层与层之间的关系可以表示为：
完成步骤1)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“二维纳米薄膜/隔离层/合成该二维纳米薄膜的衬底”；
完成步骤2)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“支撑层/二维纳米薄膜/隔离层/合成该二维纳米薄膜的衬底”；
完成步骤3)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“支撑层/二维纳米薄膜”以及“隔离层/合成该二维纳米薄膜的衬底”。
方法二：当支撑层不是使用二维纳米薄膜时的目标基底时，本发明采用如下的技术方案：
1)在二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面插入隔离层；
2)在所述的二维纳米薄膜的表面制备支撑层；
3)将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；
4)将所述的支撑层/二维纳米薄膜转移到实际使用该二维纳米薄膜的目标基底上。
5)将所述的支撑层除掉。
依据半导体领域表达层与层之间的关系，完成以上的步骤后层与层之间的关系可以表示为：
完成步骤1)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“二维纳米薄膜/隔离层/合成该二维纳米薄膜的衬底”；
完成步骤2)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“支撑层/二维纳米薄膜/隔离层/合成该二维纳米薄膜的衬底”；
完成步骤3)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“支撑层/二维纳米薄膜”以及“隔离层/合成该二维纳米薄膜的衬底”；
完成步骤4)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“支撑层/二维纳米薄膜/目标基底”；
完成步骤5)后而得到的层与层之间的关系可以表示为“二维纳米薄膜/目标基底”。
其中，步骤4)将支撑层/二维纳米薄膜转移到目标基底的方法，依据使用的材料而具体选择，可以参照已有的转移石墨烯薄膜的方法[LiXSetal.TransferofLarge-AreaGrapheneFilmsforHigh-PerformanceTransparentConductiveElectrodes.NanoLett.2009,9(12),4359-4363;KangJetal.EfficientTransferofLarge-AreaGrapheneFilmsontoRigidSubstratesbyHotPressing.ACSNano,2012,6(6):5360-5]。步骤5)去除支撑层的方法可以是本领域技术人员所知的方法，包括溶液腐蚀、加热分解、离子束腐蚀等，具体方法的选择主要依据支撑层材料的性质，也可以参考已有的转移石墨烯薄膜的方法[LiXSetal.TransferofLarge-AreaGrapheneFilmsforHigh-PerformanceTransparentConductiveElectrodes.NanoLett.2009,9(12),4359-4363;KangJetal.EfficientTransferofLarge-AreaGrapheneFilmsontoRigidSubstratesbyHotPressing.ACSNano,2012,6(6):5360-5]。
作为优选，隔离层的形成包括：a)将二维纳米薄膜暴露于一定的气体环境中如H2或O2等，或者在二维纳米薄膜的表面沉积原子层厚度的Au或Li等，或者将二维纳米薄膜浸入在化学物质的溶液中如FeCl3；b)使气体、沉积的固体或液体化学物质等通过扩散而插入到二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面，该过程可能需要一定的能量去激发，热处理是其中的一种激发方式，热处理的温度依据不同的气体或原子而不同，一般在10~2000°C。
将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离是指采用物理或者化学的方法将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；所述的物理方法是施加作用力将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；所述的化学方法是利用化学反应去除隔离层或者去除合成该二维纳米薄膜的衬底而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
所述的施加作用力将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离是指分别在支撑层/二维纳米薄膜和合成该二维纳米薄膜的衬底上施加方向相反的力，而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；或者对着二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的隔离层的方向施加力，将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；或者固定合成该二维纳米薄膜的衬底，只在支撑层/二维纳米薄膜上施加力，而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；或者固定支撑层/二维纳米薄膜，只在合成该二维纳米薄膜的衬底上施加力而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
作为优选，可以在真空腔室中，采用真空吸盘分别吸附支撑层/二维纳米薄膜和合成该二维纳米薄膜的衬底，并且往相反的方向施加吸附力而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
作为优选，可以利用磁力将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
作为优选，也可以对着二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的隔离层的方向施加力，比如使用压缩气体往二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底界面的隔离层施加吹力，从而使二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
作为优选，也可以仅仅在支撑层/二维纳米薄膜或者合成该二维纳米薄膜的衬底的一方施加力，而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
作为优选，也可以通过使合成二维纳米薄膜的催化层衬底和能够与该衬底发生化学反应的物质发生化学反应而将该衬底去除(比如金属Cu衬底与Fe(NO3)3溶液发生化学反应而将铜腐蚀掉)，从而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；或者利用化学反应去除二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的隔离层而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离，比如由Si形成的隔离层可以用KOH溶液与之反应，去除该隔离层。
作为优选，所述的化学物质选自气体、固体、液体中的至少任意一种，所述的气体包括H2、O2、NO2、CO2、F2、Cl2、Br2，所述的固体包括Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Pt、Pd、Ni、Mn、Fe、Cr、Co、In、Ce、Mg、Al、Ag、Si、Ge、S，所述的液体包括金属氯化物溶液、冰醋酸溶液、硝酸铵溶液、草酸钾溶液、草酸铵溶液、含有Li离子的盐溶液。
作为优选，支撑层的材料包括基于硅的有机化合物如硅烷的化合物和硅氧烷的化合物、基于丙烯的化合物、基于环氧基的化合物、导电聚合物、光刻胶、塑料、金属浆料、金属、半导体、无机绝缘材料等中的任意一种或二种以上的组合。其中基于硅烷的化合物包括硅烷偶联剂等；基于硅氧烷的化合物为含有硅氧烷基的化合物，包括聚二甲基硅氧烷、四甲基硅氧烷、二甲基环硅氧烷混合物、八苯基环四硅氧烷等；基于丙烯的化合物为含有丙烯基的化合物，包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯(PMMA)等；基于环氧基的化合物为含氧三元环的醚类化合物，包括环氧树脂、环氧乙烷、环氧丙烷等；导电聚合物包括聚乙炔、聚吡咯、噻酚等导电高分子；光刻胶是指对光、电子束、离子束、X射线等敏感而发生变化的材料如聚乙烯醇肉桂酸酯、AZ系列光刻胶等；金属浆料包括银浆、铝浆等；半导体包括Si、Ge、GaN、GaAs等；无机绝缘材料包括SiO2、BN、SiC、Al2O3、HfO2等；塑料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯等；金属包括铜、铁等。选择时，应该考虑支撑层能够与二维纳米薄膜有效结合，同时在二维纳米薄膜转移到目标基底后也容易去除，并且不会或尽量减少对二维纳米薄膜导致损伤。
依据支撑层材料的不同，制备支撑层的方法为本领域研究人员所知的方法包括溶液旋涂、物理气相沉积、粘贴等，比如采用旋涂仪将PMMA旋涂在石墨烯等二维纳米薄膜上，或者将胶带贴在二维纳米薄膜上，通过这样的方式，将二维纳米薄膜与支撑层结合在一起成为支撑层/二维纳米薄膜。
作为优选，支撑层的材料也可以是实际应用二维纳米薄膜的目标基底，这样可以简化转移二维纳米薄膜所需的步骤，但必须考虑到所选用的支撑层能够与二维纳米薄膜的形成有效的结合。
所述的二维纳米薄膜包括由元素周期表中第四主族的元素构成的石墨烯薄膜、硅烯薄膜、锗烯薄膜或者由锡元素构成的类石墨烯薄膜，金属硫族化合物薄膜如MoS2,WS2等，氮化硼薄膜。所述的二维纳米薄膜的合成包括本领域技术专业人员所知的方法如化学气相沉积方法、物理气相沉积方法、偏析、溶液化学反应等方法。
所述的合成二维纳米薄膜的衬底是指本领域专业人员所知的合成二维纳米薄膜所需的材料，包括但不局限于金属催化层如Ni、Cu、Au、Pt、Pd、Ru、Co、Fe、W、Ag等，也包括TaC、SiC、Ni/SiO2/Si、Cu/SiO2/Si、Cr/SiO2/Si、Ni/BN、Pt/SiO2/Si、云母、蓝宝石、MgO、ZrB2等。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明进一步说明，实施例中所提到的具体的二维纳米薄膜、合成该二维纳米薄膜的衬底、支撑层、化学物质、使化学物质扩散的处理方法、二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底的分离方法、目标基底等，只是为了更加简单地说明本发明，而不是限制本发明的权利要求范围；并且，不同实施例中的具体步骤、方法等可以相互变通及利用。
实施例1：转移二维纳米薄膜的基本步骤
当支撑层为实际使用二维纳米薄膜时的目标基底时，参照图1，本发明的转移二维纳米薄膜的方法的基本步骤包括：
(1)如图1的(a)、(b)所示，在二维纳米薄膜2与合成该二维纳米薄膜的衬底1的界面插入隔离层30，隔离层30可以降低二维纳米薄膜2与合成该二维纳米薄膜的衬底1之间的相互作用；
(2)如图1的(c)所示，在二维纳米薄膜2的表面制备支撑层4，形成支撑层/二维纳米薄膜，支撑层4可以使转移过程的操作简单、方便；
(3)如图1的(d)所示，将支撑层/二维纳米薄膜作为一个整体与合成该二维纳米薄膜的衬底1分离。
当支撑层不是实际使用二维纳米薄膜的目标基底时，本发明的转移二维纳米薄膜的基本步骤如图2所示，包括以下具体的步骤：
二维纳米薄膜在合成该二维纳米薄膜的衬底上(二维纳米薄膜/合成该二维纳米薄膜的衬底)合成后(S1)；将二维纳米薄膜/合成该二维纳米薄膜的衬底与化学物质接触(S2)；经过一定的处理使化学物质扩散到二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面，形成隔离层(二维纳米薄膜/隔离层/合成该二维纳米薄膜的衬底)(S3)；在二维纳米薄膜的表面制备支撑层，使二维纳米薄膜与支撑层结合(支撑层/二维纳米薄膜/隔离层/合成该二维纳米薄膜的衬底)(S4)；采用物理方法或者化学方法使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离(支撑层/二维纳米薄膜；隔离层/合成该二维纳米薄膜的衬底)(S5)；将支撑层/二维纳米薄膜转移到目标基底上(支撑层/二维纳米薄膜/目标基底)(S6)；去除支撑层而将二维纳米薄膜转移到了目标基底上(二维纳米薄膜/目标基底)(S7)。
将支撑层/二维纳米薄膜转移到目标基底上的方法，依据使用的材料而具体选择，可以参照已有的转移石墨烯薄膜的方法[LiXSetal.TransferofLarge-AreaGrapheneFilmsforHigh-PerformanceTransparentConductiveElectrodes.NanoLett.2009,9(12),pp4359-4363;KangJetal.EfficientTransferofLarge-AreaGrapheneFilmsontoRigidSubstratesbyHotPressing.ACSNano,2012,6(6):5360-5]。去除支撑层的方法可以是本领域技术人员所知的方法，包括溶液腐蚀、加热分解、离子束腐蚀等，具体方法的选择主要依据支撑层材料的性质。
实施例2：转移在SiC催化层衬底上合成的石墨烯薄膜
参照图3，转移在SiC催化层衬底上采用碳偏析的方法合成的石墨烯薄膜，包括如下步骤：
(1)如图3(a)所示，将在SiC催化层衬底1上通过碳偏析合成的石墨烯薄膜2放置于真空腔室，将真空腔室抽真空，并达到大约1×10-7torr；
(2)如图3(b)所示，往真空腔室通入H2，使石墨烯薄膜2和SiC催化层衬底1暴露在H2气氛中；
(3)如图3(c)所示，对暴露于H2气氛中的石墨烯薄膜2/SiC催化层衬底1在大约700°C的进行约10分钟的热处理，使H2扩散到SiC催化层衬底1与石墨烯薄膜2之间的界面形成隔离层30(石墨烯薄膜/H2/SiC)；
(4)如图3(d)所示，在石墨烯薄膜2的表面贴上透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为支撑层4(PET/石墨烯薄膜/H2/SiC)；
(5)如图3(e)所示，利用真空吸盘5和50分别吸住支撑层4和SiC催化层衬底1，并向相反的方向6和60进行真空吸附；
(6)如图3(f)所示，方向相反的真空吸附力使PET支撑层4/石墨烯薄膜2与SiC催化层衬底1分离(PET/石墨烯薄膜；H2/SiC)。
本实施例中，PET既为支撑层4，也为目标基底，这样石墨烯薄膜2转移到了可以用作柔性透明膜PET的目标基底上(图3(g))。转移到透明的PET上的石墨烯薄膜，可以用来制备柔性导电透明膜，使用于各类光电子器件。
本实施例中的化学物质3为H2，也可利用O2、NO2、CO2、F2、Cl2、Br2或者上述气体与H2的混合气体作为与石墨烯薄膜接触的气氛，达到相似的效果。
本实施例的基本步骤适用于其他二维纳米薄膜，如硅烯薄膜、锗烯薄膜、金属硫族化合物薄膜、氮化硼薄膜、元素锡构成的类石墨烯薄膜等的转移。
实施例3：转移二维的金属硫族薄膜(如MoS2薄膜)
参照图4，本发明的转移二维纳米薄膜的方法，包括如下步骤：
(1)如图4(a)所示，将采用CVD法由前驱体(NH4)2MoS4在蓝宝石衬底1上合成的二维MoS2薄膜2放置于真空腔室，将真空腔室抽真空，并达到大约1×10-5torr；
(2)如图4(b)所示，采用物理气相沉积方法(如热蒸镀法)将Au原子层沉积在MoS2薄膜2的表面(Au/MoS2/蓝宝石)；
(3)如图4(c)所示，对沉积有Au原子层的MoS2薄膜2/蓝宝石衬底1进行约450°C的热处理25分钟，使Au原子扩散到蓝宝石衬底1与MoS2薄膜2之间的界面形成隔离层30(MoS2/Au/蓝宝石)；
(4)如图4(d)所示，在MoS2薄膜2的表面贴上日本NittoDenko公司的热塑性胶带作为支撑层4(热塑性胶带/MoS2/Au/蓝宝石)；
(5)如图4(e)所示，利用真空吸盘5吸住支撑层4/MoS2薄膜2，于方向6进行真空吸附；
(6)如图4(f)所示，使支撑层4/MoS2薄膜2与蓝宝石衬底1分离(热塑性胶带/MoS2；Au/蓝宝石)；
(7)如图4(g)所示，将分离后的MoS2薄膜2转移到目标基底7(如HfO2/Si)的HfO2上(热塑性胶带/MoS2/HfO2/Si)；
(8)如图4(h)所示，升温至120°C使热塑性胶带脱离MoS2薄膜2。这样，MoS2薄膜2转移到了目标基底HfO2/Si上(MoS2/HfO2/Si)。
制备二维MoS2薄膜场效应晶体管时，HfO2/Si中的HfO2可用作绝缘层。
本实施例中的化学物质3为固体即Au，与其它的固态化学物质在形成或者制备隔离层方面具有共性；本实施例中转移的二维纳米薄膜是金属硫族化合物中的MoS2薄膜，但其基本步骤也适合于转移其它的二维纳米薄膜。
实施例4：转移元素周期表中第四主族的二维硅烯薄膜
参照图5，本发明的转移二维纳米薄膜硅烯的方法，包括如下步骤：
(1)如图5(a)所示，将在金属Ag衬底上1合成的单层硅烯薄膜2放置于真空腔室，将真空腔室抽真空，并达到大约1×10-10torr；
(2)如图5(b)所示，在硅烯薄膜2的表面沉积硫原子层(S/硅烯薄膜/Ag)；
(3)如图5(c)所示，在约28°C温度下将硫原子扩散到衬底Ag与硅烯薄膜之间的界面，并与Ag发生化学反应而形成Ag2S隔离层30(硅烯薄膜/S/Ag)；
(4)如图5(d)所示，在硅烯薄膜2的表面旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为支撑层4(PMMA/硅烯薄膜/S/Ag)；
(5)如图5(e)所示，固定支撑层4/硅烯薄膜2，利用真空吸盘50吸住Ag衬底1，并以方向60进行真空吸附；
(6)如图5(f)所示，使支撑层4/硅烯薄膜2与Ag衬底1分开(PMMA/硅烯薄膜；S/Ag)；
(7)如图5(g)所示，将分开的硅烯薄膜转移到目标基底7如GaN上(PMMA/硅烯薄膜/GaN)；
(8)如图5(h)所示，最后用丙酮去除支撑层PMMA，这样硅烯薄膜2就转移到了目标基底GaN上(硅烯薄膜/GaN)，从而可以用来制备各种光电子器件。
本实施例中的化学物质3为固体即S，与其它的固态化学物质在形成或者制备隔离层方面具有共性；本实施例中转移的二维纳米薄膜是由硅原子构成的硅烯，但其基本步骤也适合于转移其它的二维纳米薄膜。
实施例5：转移二维的氮化硼薄膜
参照图6，本发明的转移二维纳米薄膜氮化硼的方法，包括如下步骤：
(1)如图6(a)所示，将采用CVD方法在金属Cu衬底1上合成的氮化硼(BN)薄膜2放置于真空腔室，将真空腔室抽真空，并达到大约1×10-2torr；
(2)如图6(b)所示，利用直流加热硅条的方法将Si原子层3沉积在氮化硼(BN)薄膜2的表面(Si/BN/Cu)；
(3)如图6(c)所示，在约1000°C温度下，对沉积有Si原子层3的氮化硼薄膜2/铜衬底1进行热处理，使Si原子扩散到金属Cu衬底1与氮化硼薄膜2之间的界面形成隔离层30(BN/Si/Cu)；
(4)如图6(d)所示，在氮化硼薄膜2的表面旋涂铝浆作为支撑层4(Al/BN/Si/Cu)；
(5)如图6(e)所示，采用高压空气8朝金属Cu衬底1与支撑层铝4/氮化硼薄膜2之间的隔离层30施加吹力；
(6)如图6(f)所示，使支撑层铝4/氮化硼薄膜层2与金属Cu衬底1分离(Al/BN;Si/Cu)；
(7)如图6(g)所示，然后将支撑层铝4/氮化硼薄膜2转移到目标基底7(如石墨烯薄膜/SiO2/Si)上(Al/BN/石墨烯/SiO2/Si)；
(8)如图6(h)所示，最后用HCl溶液去除作为支撑层4的铝浆，从而将氮化硼转移到目标基底石墨烯上(BN/石墨烯薄膜/SiO2/Si))。
制备电子器件时，氮化硼薄膜可以用作石墨烯晶体管的绝缘层，而铝浆可以通过光刻而制备相关的图案而形成电极。
本实施例中化学物质3为固体即Si，与其它的固态化学物质在形成或者制备隔离层方面具有共性；本实施例中转移的二维纳米薄膜是氮化硼薄膜，但其基本步骤也适合于转移其它的二维纳米薄膜。
以上实施例对本发明的转移二维纳米薄膜的方法的基本步骤进行了一定的说明，但本发明的转移二维纳米薄膜的方法特征以及制备不局限于以上实施例。
Claims (9)
1.一种转移二维纳米薄膜的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)在二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面插入隔离层，其步骤包括：
(a)将二维纳米薄膜与化学物质接触；其中：
所述的将二维纳米薄膜与化学物质接触是指当所述的化学物质为气态时，将二维纳米薄膜暴露于所述化学物质的气氛中；当所述的化学物质为固态时，在二维纳米薄膜的表面沉积生长所述的化学物质；当所述的化学物质为液态时，将二维纳米薄膜浸入所述化学物质中；
(b)所述的化学物质扩散到二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面而形成隔离层；
2)在所述的二维纳米薄膜的表面制备支撑层；
3)将所述步骤2)得到的支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
2.根据权利要求1所述的转移二维纳米薄膜的方法，其特征在于所述的步骤3)完成以后，还依次包括以下步骤：将该支撑层/二维纳米薄膜转移到实际使用二维纳米薄膜的目标基底上；将所述的支撑层除掉。
3.根据权利要求1或2所述的转移二维纳米薄膜的方法，其特征在于所述的化学物质选自气体、固体、液体中的至少任意一种，所述的气体包括H2、O2、NO2、CO2、F2、Cl2、Br2，所述的固体包括Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Pt、Pd、Ni、Mn、Fe、Cr、Co、In、Ce、Mg、Al、Ag、Si、Ge、S，所述的液体包括金属氯化物溶液、冰醋酸溶液、硝酸铵溶液、草酸钾溶液、草酸铵溶液、含有Li离子的盐溶液。
4.根据权利要求1或2所述的转移二维纳米薄膜的方法，其特征在于所述的扩散是指所述的化学物质从二维纳米薄膜/合成该二维纳米薄膜的衬底的体系之外扩散或插入到二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的界面，形成隔离层而降低二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底之间的相互作用力。
5.根据权利要求1或2所述的转移二维纳米薄膜的方法，其特征在于所述的支撑层材料包括基于硅的有机化合物、基于丙烯的化合物、基于环氧基的化合物、导电聚合物、光刻胶、塑料、金属浆料、金属、半导体、无机绝缘材料中的任意一种或二种以上的组合。
6.根据权利要求1或2所述的转移二维纳米薄膜的方法，所述的分离是指采用物理方法或者化学方法将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
7.根据权利要求6所述的转移二维纳米薄膜的方法，其特征在于所述的物理方法是施加作用力将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；所述的化学方法是利用化学反应去除隔离层或者去除合成该二维纳米薄膜的衬底而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
8.根据权利要求7所述的转移二维纳米薄膜的方法，其特征在于所述的施加作用力是指分别在支撑层/二维纳米薄膜和合成该二维纳米薄膜的衬底上施加方向相反的力，而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；或者对着所述的隔离层的方向施加力，将支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；或者固定合成该二维纳米薄膜的衬底，只在支撑层/二维纳米薄膜上施加力，而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离；或者固定支撑层/二维纳米薄膜，只在合成该二维纳米薄膜的衬底上施加力而使支撑层/二维纳米薄膜与合成该二维纳米薄膜的衬底分离。
9.根据权利要求1或2所述的转移二维纳米薄膜的方法，其特征在于所述的二维纳米薄膜包括石墨烯薄膜、硅烯薄膜、锗烯薄膜、元素锡构成的类石墨烯薄膜、金属硫族化合物薄膜、氮化硼薄膜。
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| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20160511 |