CN107946188B - 一种高精度微纳尺寸二维材料电极制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度微纳尺寸二维材料电极制备方法，该方法的步骤：将二维材料转移至带预置电极的硅衬底；将其放在显微镜下观察拍照；在图像处理软件上进行图像处理后；在版图软件中打开，根据要求画上电极；通过电子束曝光制得电极。本发明成本低、效率高；而且根据不同要求在版图处理软件上画上不同电极图形，高效地控制电极尺寸和形状，适用范围广。
Description
技术领域
本发明属于材料学及电子科学与技术领域，尤其涉及一种高效可控的高精度微纳尺寸二维材料电极制备方法。
背景技术
过去的10年，二维材料研究领域倍受关注，因具有优异的电学、力学、热学、光学等性能，尤其是电学性能，研究者认为其有望取代传统的硅基器件。需要通过在二维材料上制备电极来测试二维材料的电学性能，然而，由于二维材料尺寸较小且形状不规律，在保证不影响二维材料性能的前提下，在二维材料上制备合适的电极是一大难题。传统技术中有依靠铜网或其他掩膜版通过电子束蒸发在二维材料上制备电极的方法，但对于部分无法大面积转移的二维材料，不方便控制二维材料的位置，并对于一些较小面积的二维材料利用率低，每出现一种情况都要针对性的制作一种掩膜版，比较繁琐，再者这种方法不易控制电极之间的二维材料的尺寸，精度较低。因而，本领域需要一种简便可控的高精度的在二维材料上制备电极的方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术不足而提供的一种简便可控的高精度的在二维材料上制备电极的方法，既能保证二维材料的性能不受到影响，同时方便简便，不需要每次都针对不同材料的不同电极制备要求制作掩膜版。
实现本发明目的的具体技术方案是：
一种高精度微纳尺寸二维材料电极制备方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：
步骤1：将预置电极的光刻版图存入电脑中；
步骤2：通过机械剥离法制备二维材料再通过胶带转移至带有预置电极的硅衬底上；所述二维材料为石墨烯或过渡金属硫化物；
步骤3：将步骤2的硅衬底放在光学显微镜下，对二维材料及周边电极进行拍照；
步骤4：将步骤3拍得的图片在图像处理软件中打开，将二维材料与电极选定，涂一种颜色，其余部分涂另一种颜色，将其保存；图像处理采用photoshop软件；
步骤5：将步骤4中保存的图片在版图软件中打开，调整版图软件下的单位，旋转图形，移动图形位置，让图片中的电极图形与预置电极的光刻版图中的电极重叠，版图软件采用L-edit：
步骤6：根据所需电极的形状和尺寸，在二维材料上画出图形并连接电极，构成电极图形，作为电子束曝光图案，将其保存；
步骤7：将步骤2的硅衬底进行匀胶处理；
步骤8：将步骤6保存的电子束曝光图案导入到曝光仪器控制端，将匀胶处理的硅衬底放入电子束曝光仪器的真空腔，通过电子束扫描观察硅衬底的电极图形，将电子束曝光图案与电子束曝光仪器下的硅衬底电极图形进行对准后，进行电子束曝光、显影、电子束蒸发和去胶处理，得到所述高精度微纳尺寸二维材料电极。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明在二维材料上制备电极，能够控制电极尺寸大小与形状，精度更高。
2、本发明方法不需要掩膜版，避免不同二维材料对于电极的不同要求不断更换掩膜版，适用范围广，简便。
3、本发明是在光学显微镜下拍得的图片，在版图处理软件中画上需要制备的电极，定位准确。
附图说明
图1为本发明步骤2的原光刻版图形，图居中处为二维材料；
图2为本发明步骤6中画好电极的光刻图案示意图；
图3为本发明实施例2制得的电极，在栅压为零时测得的二硫化钽的输出特性曲线图。
具体实施方式
实施例1
1) 将预置电极的光刻版图存入电脑中；
2) 通过机械剥离法制备二硫化钼再通过胶带转移至带有预置电极的硅衬底上；
3) 将步骤2）的硅衬底放在光学显微镜下，测量二硫化钼的长为15.2微米，宽为7.5微米，对二硫化钼及周边电极进行拍照；
4) 将步骤3）拍得的图片在图像处理软件中打开，将二硫化钼与电极选定，涂红色，其余部分涂白色，将其保存；图像处理采用photoshop软件；
5) 将步骤4）中保存的图片在版图软件中打开，调整版图软件下的单位，旋转图形，移动图形位置，让图片中的电极图形与预置电极的光刻版图中的电极重叠，版图软件采用L-edit：
6)颜色选择绿色，在红色区域上画上4根宽为1微米的电极，第一根电极与第二根电极相隔1微米，第二根电极与第三根电极相隔2微米，第三根电极与第四根电极相隔3微米，将每根电极与预置电极相连，作为电子束曝光的掩膜版，将其保存。
7）将步骤2的硅衬底进行匀胶处理；
8）将步骤6保存的电子束曝光图案导入到曝光仪器控制端，将匀胶处理的硅衬底放入电子束曝光仪器的真空腔，通过电子束扫描观察硅衬底的电极图形，将电子束曝光图案与电子束曝光仪器下的硅衬底电极图形进行对准后，进行电子束曝光、显影、电子束蒸发和去胶处理，得到所述高精度微纳尺寸二硫化钼电极。
实施例2
1) 将预置电极的光刻版图存入电脑中；
2) 通过机械剥离法制备二硫化钽再通过胶带转移至带有预置电极的硅衬底上；
3) 将步骤2）的硅衬底放在光学显微镜下，测量二硫化钽的长为30.1微米，宽为5.2微米，对二硫化钽及周边电极进行拍照；
4) 将步骤3）拍得的图片在图像处理软件中打开，将二硫化钽与电极选定，涂红色，其余部分涂白色，将其保存；图像处理采用photoshop软件；
5) 将步骤4）中保存的图片在版图软件中打开，调整版图软件下的单位，旋转图形，移动图形位置，让图片中的电极图形与预置电极的光刻版图中的电极重叠，版图软件采用L-edit：
6)颜色选择绿色，在红色区域上画上4根宽为2微米的电极，第一根电极与第二根电极相隔2微米，第二根电极与第三根电极相隔3微米，第三根电极与第四根电极相隔4微米，将每根电极与预置电极相连，作为电子束曝光的掩膜版，将其保存。
7）将步骤2）的硅衬底进行匀胶处理；
8）将步骤6）保存的电子束曝光图案导入到曝光仪器控制端，将匀胶处理的硅衬底放入电子束曝光仪器的真空腔，通过电子束扫描观察硅衬底的电极图形，将电子束曝光图案与电子束曝光仪器下的硅衬底电极图形进行对准后，进行电子束曝光，显影，电子束蒸发和去胶处理，得到所述高精度微纳尺寸二硫化钽电极。图3是本实施例制备的电极，在栅压为零的情况下，测得二硫化钽的输出特性曲线图。
实施例3
1) 将预置电极的光刻版图存入电脑中；
2) 通过机械剥离法制备二硒化钨再通过胶带转移至带有预置电极的硅衬底上；
3) 将步骤2）的硅衬底放在光学显微镜下，测量二硒化钨的长为23微米，宽为7微米，对二硒化钨及周边电极进行拍照；
4) 将步骤3）拍得的图片在图像处理软件中打开，将二硒化钨与电极选定，涂红色，其余部分涂白色，将其保存；图像处理采用photoshop软件；
5) 将步骤4）中保存的图片在版图软件中打开，调整版图软件下的单位，旋转图形，移动图形位置，让图片中的电极图形与预置电极的光刻版图中的电极重叠，版图软件采用L-edit：
6)颜色选择绿色，在红色区域上画上4根宽为2微米的电极，第一根电极与第二根电极相隔2微米，第二根电极与第三根电极相隔3微米，第三根电极与第四根电极相隔4微米，将每根电极与预置电极相连，作为电子束曝光的掩膜版，将其保存。
7）将步骤2）的硅衬底进行匀胶处理；
8）将步骤6）保存的电子束曝光图案导入到曝光仪器控制端，将匀胶处理的硅衬底放入电子束曝光仪器的真空腔，通过电子束扫描观察硅衬底的电极图形，将电子束曝光图案与电子束曝光仪器下的硅衬底电极图形进行对准后，进行电子束曝光，显影，电子束蒸发和去胶处理，得到所述高精度微纳尺寸二硒化钨电极。
Claims (1)
1.一种高精度微纳尺寸二维材料电极制备方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：
步骤1：将预置电极的光刻版图存入电脑中；
步骤2：通过机械剥离法制备二维材料再通过胶带转移至带有预置电极的硅衬底上；所述二维材料为石墨烯或过渡金属硫化物；
步骤3：将步骤2的硅衬底放在光学显微镜下，对二维材料及周边电极进行拍照；
步骤4：将步骤3拍得的图片在图像处理软件中打开，将二维材料与电极选定，涂一种颜色，其余部分涂另一种颜色，将其保存；图像处理采用photoshop软件；
步骤5：将步骤4中保存的图片在版图软件中打开，调整版图软件下的单位，旋转图形，移动图形位置，让图片中的电极图形与预置电极的光刻版图中的电极重叠，版图软件采用L-edit：
步骤6：根据所需电极的形状和尺寸，在二维材料上画出图形并连接电极，构成电极图形，作为电子束曝光图案，将其保存；
步骤7：将步骤2的硅衬底进行匀胶处理；
步骤8：将步骤6保存的电子束曝光图案导入到曝光仪器控制端，将匀胶处理的硅衬底放入电子束曝光仪器的真空腔，通过电子束扫描观察硅衬底的电极图形，将电子束曝光图案与电子束曝光仪器下的硅衬底电极图形对准后，进行电子束曝光、显影、电子束蒸发和去胶处理，得到所述高精度微纳尺寸二维材料电极。
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