CN109065735A - 一种二维材料范德瓦尔异质结的精确构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二维材料范德瓦尔异质结的精确构建方法，包括如下步骤：S1：在p型二维材料氧化硅衬底上旋涂聚苯乙烯甲苯溶液；S2：干燥：将经步骤S1旋涂后的衬底干燥；S3：PS片脱离：配制KOH溶液，将经步骤S2处理后的衬底放置于KOH溶液，衬底中的二氧化硅层被KOH刻蚀后，带着p型二维材料氧化硅的聚苯乙烯甲苯膜从衬底中脱离，浮于溶液表面；S4：对版操作：将步骤S3脱离的聚苯乙烯甲苯膜和n型二维材料衬底精确对版，在显微镜的辅助观察下将目标二维材料范德瓦尔异质结精确搭建成功；S5：固化；S6：去胶。本发明具有所需设备和制备工艺简单精确、操作时间短，可直接得到接触良好、纯度较高、重叠区域大的二维材料范德瓦尔异质结等优点。

Description

一种二维材料范德瓦尔异质结的精确构建方法
技术领域
本发明涉及二维半导体异质结制备技术和器件制备技术的领域，特别是涉及到一种二维材料范德瓦尔异质结的精确对版装置。
背景技术
湿法转移法：采用化学方法，将带着所需材料的衬底采用酸或碱刻蚀掉，从而使所需材料分离出来，进一步转移到其他衬底上的一种技术方法。
将不同的二维材料堆叠在一起，可以形成由范德瓦尔斯作用维系的双层甚至多层人工材料。这样的材料被称为范德瓦尔斯异质结。性质迥异的二维材料堆叠到一起之后可以得到令人惊奇的物理性质。近乎无限丰富的可能性使得范德瓦尔斯异质结的重要性甚至高过了二维材料本身，因为这样的技术使人类对材料的设计变得前所未有的简单。
目前，二维材料范德瓦尔异质结大多使用人工湿法转移法构建，这种方法虽操作简单，但人工辅助的纳米级别的构建方法存在很大的操作不精确性，不利于范德瓦尔异质结的精确搭建。也有科研工作者通过化学气相沉积法生长出二维范德瓦尔异质结，但其对工艺条件的要求非常高，不利于各种不同的二维材料的组合，从而构建更多样的范德瓦尔异质结。目前，国内外尚未有精确构建二维材料范德瓦尔异质结的方法，而精确对版装置却能在微米级别精确控制二维材料的移动，从而构建出更多具有优异性能的二维材料范德瓦尔异质结。在显微镜的辅助下，激光透过定位孔获取位置信息，从而反馈在显微镜画面上，将实现的精确移动，从而达到精确对版的效果。
发明内容
本发明所采用的技术方案：一种二维材料范德瓦尔异质结的精确构建方法，包括如下步骤：
S1：在p型二维材料氧化硅衬底上旋涂聚苯乙烯甲苯溶液；
S2：干燥：将经步骤S1旋涂后的衬底干燥；
S3：PS片脱离：配制KOH溶液，将经步骤S2处理后的衬底放置于KOH溶液，衬底中的二氧化硅层被KOH刻蚀后，带着p型二维材料氧化硅的聚苯乙烯甲苯膜从衬底中脱离，浮于溶液表面；
S4：对版操作：将步骤S3脱离的聚苯乙烯甲苯膜和n型二维材料衬底精确对版，在显微镜的辅助观察下将目标二维材料范德瓦尔异质结精确搭建成功；
S5：固化：将步骤S4搭建成功后的异质结衬底置于加热板中固化；
S6：去胶：将步骤S5固化后的异质结衬底置于甲苯中浸泡，将聚苯乙烯甲苯胶去掉，得到搭建成功的二维材料范德瓦尔异质结。
一种二维材料范德瓦尔异质结的精确构建方法，包括如下步骤：
S1：在p型二维材料氧化硅衬底上旋涂9％-12％的聚苯乙烯甲苯溶液；
S2：干燥：将经步骤S1旋涂后的衬底放置于加热板中维持80-100度干燥0.5-1小时；
S3：PS片脱离：配制10％-20％的KOH溶液，将经步骤S2处理后的衬底放置于KOH溶液中0.5h-1h，衬底中的二氧化硅层被KOH刻蚀后，带着p型二维材料氧化硅的聚苯乙烯甲苯膜从衬底中脱离，浮于溶液表面；
S4：对版操作：将步骤S3脱离的聚苯乙烯甲苯膜和n型二维材料衬底精确对版，在显微镜的辅助观察下将目标二维材料范德瓦尔异质结精确搭建成功；
S5：固化：将步骤S4搭建成功后的异质结衬底置于加热板中以150-200度固化0.5h-1h；
S6：去胶：将步骤S5固化后的异质结衬底置于甲苯中浸泡5-15min，从而将聚苯乙烯甲苯胶去掉，得到搭建成功的二维材料范德瓦尔异质结。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的二维材料范德瓦尔异质结的精确构建方法解决了人工操作所带来的不精确性，使两种或更多的二维材料精确搭建起来；具有所需设备和制备工艺简单精确、操作时间短，可直接得到接触良好、纯度较高、重叠区域大的二维材料范德瓦尔异质结等优点，并且由本发明方法所制得的二维材料范德瓦尔异质结应用中具有良好的前景。
另外，对于通过本发明的方法所制备得到的二维材料范德瓦尔异质结，可以制备成场效应晶体管，测量其电性能以及光敏性能，其独特的宽谱响应揭示了其在光电探测器中的应用。
附图说明
图1是由本发明方法制备得到的二维材料范德瓦尔异质结的光学显微镜图像；
图2是由本发明方法制备得到的二维材料范德瓦尔异质结的IV曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
一种二维材料范德瓦尔异质结的精确构建方法，包括如下步骤：
S1：在p型二维材料氧化硅衬底上旋涂聚苯乙烯甲苯溶液；
S2：干燥：将经步骤S1旋涂后的衬底干燥；
S3：PS片脱离：配制KOH溶液，将经步骤S2处理后的衬底放置于KOH溶液，衬底中的二氧化硅层被KOH刻蚀后，带着p型二维材料氧化硅的聚苯乙烯甲苯膜从衬底中脱离，浮于溶液表面；
S4：对版操作：将步骤S3脱离的聚苯乙烯甲苯膜和n型二维材料衬底精确对版，在显微镜的辅助观察下将目标二维材料范德瓦尔异质结精确搭建成功；
S5：固化：将步骤S4搭建成功后的异质结衬底置于加热板中固化；
S6：去胶：将步骤S5固化后的异质结衬底置于甲苯中浸泡，将聚苯乙烯甲苯胶去掉，得到搭建成功的二维材料范德瓦尔异质结。
一种二维材料范德瓦尔异质结的精确构建方法，包括如下步骤：
S1：在p型二维材料氧化硅衬底上旋涂9％-12％的聚苯乙烯甲苯溶液；
S2：干燥：将经步骤S1旋涂后的衬底放置于加热板中维持80-100度干燥0.5-1小时；
S3：PS片脱离：配制10％-20％的KOH溶液，将经步骤S2处理后的衬底放置于KOH溶液中0.5h-1h，衬底中的二氧化硅层被KOH刻蚀后，带着p型二维材料氧化硅的聚苯乙烯甲苯膜从衬底中脱离，浮于溶液表面；
S4：对版操作：将步骤S3脱离的聚苯乙烯甲苯膜和n型二维材料衬底精确对版，在显微镜的辅助观察下将目标二维材料范德瓦尔异质结精确搭建成功；
S5：固化：将步骤S4搭建成功后的异质结衬底置于加热板中以150-200度固化0.5h-1h；
S6：去胶：将步骤S5固化后的异质结衬底置于甲苯中浸泡5-15min，从而将聚苯乙烯甲苯胶去掉，得到搭建成功的二维材料范德瓦尔异质结。
实例1
在p型二维材料氧化硅衬底上旋涂9％的聚苯乙烯甲苯溶液(PS溶液)，将旋涂后的衬底放置于加热板中维持80度干燥0.5小时。配制10％的KOH溶液，将旋涂了PS的衬底放置于溶液中约0.5h，衬底中的二氧化硅层会被KOH刻蚀掉，从而带着p型二维材料的PS片从衬底中脱离，浮于溶液表面；将脱离的PS膜置于精确对版装置的移动卡槽A处，将n型二维材料衬底置于精确对版装置的移动底座B处，在显微镜的辅助观察下，移动底座B进行Y方向精确移动，移动卡槽A进行XZ方向精确移动，从而将目标二维材料范德瓦尔异质结精确搭建成功；将搭建成功后的异质结衬底置于加热板中以150度固化0.5h；将固化后的异质结衬底置于甲苯中浸泡15min，从而将PS胶去掉，留下搭建成功的二维材料范德瓦尔异质结。
实例2
在p型二维材料氧化硅衬底上旋涂18％的聚苯乙烯甲苯溶液(PS溶液)，将旋涂后的衬底放置于加热板中维持80度干燥0.5小时。配制10％的KOH溶液，将旋涂了PS的衬底放置于溶液中约0.5h，衬底中的二氧化硅层会被KOH刻蚀掉，从而带着p型二维材料的PS片从衬底中脱离，浮于溶液表面；将脱离的PS膜置于精确对版装置的移动卡槽A处，将n型二维材料衬底置于精确对版装置的移动底座B处，在显微镜的辅助观察下，移动底座B进行Y方向精确移动，移动卡槽A进行XZ方向精确移动，从而将目标二维材料范德瓦尔异质结精确搭建成功；将搭建成功后的异质结衬底置于加热板中以150度固化0.5h；将固化后的异质结衬底置于甲苯中浸泡15min，从而将PS胶去掉，留下搭建成功的二维材料范德瓦尔异质结。
实例3
在p型二维材料氧化硅衬底上旋涂9％的聚苯乙烯甲苯溶液(PS溶液)，将旋涂后的衬底放置于加热板中维持80度干燥0.5小时。配制20％的KOH溶液，将旋涂了PS的衬底放置于溶液中约0.5h，衬底中的二氧化硅层会被KOH刻蚀掉，从而带着p型二维材料的PS片从衬底中脱离，浮于溶液表面；将脱离的PS膜置于精确对版装置的移动卡槽A处，将n型二维材料衬底置于精确对版装置的移动底座B处，在显微镜的辅助观察下，移动底座B进行Y方向精确移动，移动卡槽A进行XZ方向精确移动，从而将目标二维材料范德瓦尔异质结精确搭建成功；将搭建成功后的异质结衬底置于加热板中以150度固化0.5h；将固化后的异质结衬底置于甲苯中浸泡15min，从而将PS胶去掉，留下搭建成功的二维材料范德瓦尔异质结。
实例4
在p型二维材料氧化硅衬底上旋涂9％的聚苯乙烯甲苯溶液(PS溶液)，将旋涂后的衬底放置于加热板中维持80度干燥0.5小时。配制10％的KOH溶液，将旋涂了PS的衬底放置于溶液中约0.5h，衬底中的二氧化硅层会被KOH刻蚀掉，从而带着p型二维材料的PS片从衬底中脱离，浮于溶液表面；将脱离的PS膜置于精确对版装置的移动卡槽A处，将n型二维材料衬底置于精确对版装置的移动底座B处，在显微镜的辅助观察下，移动底座B进行Y方向精确移动，移动卡槽A进行XZ方向精确移动，从而将目标二维材料范德瓦尔异质结精确搭建成功；将搭建成功后的异质结衬底置于加热板中以150度固化0.5h；将固化后的异质结衬底置于甲苯中浸泡30min，从而将PS胶去掉，留下搭建成功的二维材料范德瓦尔异质结。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种二维材料范德瓦尔异质结的精确构建方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：在p型二维材料氧化硅衬底上旋涂聚苯乙烯甲苯溶液；
S2：干燥：将经步骤S1旋涂后的衬底干燥；
S3：PS片脱离：配制KOH溶液，将经步骤S2处理后的衬底放置于KOH溶液，衬底中的二氧化硅层被KOH刻蚀后，带着p型二维材料氧化硅的聚苯乙烯甲苯膜从衬底中脱离，浮于溶液表面；
S4：对版操作：将步骤S3脱离的聚苯乙烯甲苯膜和n型二维材料衬底精确对版，在显微镜的辅助观察下将目标二维材料范德瓦尔异质结精确搭建成功；
S5：固化：将步骤S4搭建成功后的异质结衬底置于加热板中固化；
S6：去胶：将步骤S5固化后的异质结衬底置于甲苯中浸泡，将聚苯乙烯甲苯胶去掉，得到搭建成功的二维材料范德瓦尔异质结。
2.根据权利要求1所述的一种二维材料范德瓦尔异质结的精确构建方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：在p型二维材料氧化硅衬底上旋涂9％-12％的聚苯乙烯甲苯溶液；
S2：干燥：将经步骤S1旋涂后的衬底放置于加热板中维持80-100度干燥0.5-1小时；
S3：PS片脱离：配制10％-20％的KOH溶液，将经步骤S2处理后的衬底放置于KOH溶液中0.5h-1h，衬底中的二氧化硅层被KOH刻蚀后，带着p型二维材料氧化硅的聚苯乙烯甲苯膜从衬底中脱离，浮于溶液表面；
S4：对版操作：将步骤S3脱离的聚苯乙烯甲苯膜和n型二维材料衬底精确对版，在显微镜的辅助观察下将目标二维材料范德瓦尔异质结精确搭建成功；
S5：固化：将步骤S4搭建成功后的异质结衬底置于加热板中以150-200度固化0.5h-1h；
S6：去胶：将步骤S5固化后的异质结衬底置于甲苯中浸泡5-15min，从而将聚苯乙烯甲苯胶去掉，得到搭建成功的二维材料范德瓦尔异质结。
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