CN110155999A - 一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用，包括对生长有二维材料的生长衬底进行加热。本发明采用先加热、冷冻和加压的方式，将生长衬底上的二维材料转移到目标衬底上，利用冷却液体进入到二维材料和生长衬底之间，减少二维材料和生长衬底之间的粘黏性，同时也快速的被蒸发，然后对目标衬底和生长衬底进行加压一段时间后进行卸压，达到了将二维材料从生长衬底上转移到目标衬底上的效果，该方法不需要外物将二维衬料从生长衬底上剥离，不会导致二维材料的碎裂，同时也避免二维材料的表面受到污染，该二维材料转移的方法比较简单，可以用来组装更加复杂的光器件和电池组组成部件，可以拓展其在太阳能电池和光器件中应用。
Description
技术领域
本发明涉及二维材料相关领域，尤其涉及一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用。
背景技术
二维材料，是指电子仅可在两个维度的非纳米尺度(1-100nm)上自由运动(平面运动)的材料，如纳米薄膜、超晶格、量子阱，目前，二维材料在集成电路上具有非常好的应用前景。二维材料多是在高温下、而且一定气氛下合成，衬底的选择非常有限，需要衬底能够耐高温、耐化学腐蚀。但是这些生长衬底经常不能满足后期器件的制备以及性能调控，因此，将纳米尺度的二维材料完整、无损地从生长衬底上转移到另一个衬底上对于拓展其应用、组装更复杂光电子学元器件是一件非常重要而且有挑战性的工作。
现在对二维材料从生长衬底上转移到目标衬底上时，通常先对生长衬底进行加热，再对生长衬底进行冷却、干燥后，使用外物对生长衬底上的二维材料进行剥离，然后转移到目标衬底上的方式，但是这种转移方式通常需要外物对生长衬底上的二维材料进行剥离，会导致二维材料出现碎裂，同时也会造成二维材料表面的污染。
为此，我们提出了一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用，所述转移方法包括以下步骤：
S1：对生长有二维材料的生长衬底进行加热，对加热后的生长衬底表面滴入冷却液，然后进行冷冻；
S2：将生长衬底生长有二维材料的一面与目标衬底进行接触；
S3：使用热压机对生长衬底和目标衬底进行加压，且加压一段时间；
S4：卸掉压力，实现了二维材料从生长衬底到目标衬底之间的转移。
优选地，所述S1中的加热温度为500℃至600℃之间，加热时间为10min至20min之间。
优选地，所述S1中的滴入的冷却液为甲醇和乙醇中的一种，所述冷却液的温度为0℃至-10℃之间。
优选地，所述S1中的冷冻温度为零下10℃至零下50℃之间，且冷冻时间为5min至15min之间。
优选地，所述S3中的热压机为温热压机、脉冲热压机、双工位热压机或双压头脉冲热压机中的至少一种，所述热压机的温度可以使冷却液快速的蒸发，使生长衬底和目标衬底上处于干燥状态。
优选地，所述S3中的加压压强为1Mpa至10Mpa之间，且加压时间为6min至10min之间。
优选地，所述目标衬底包括硅、二氧化硅、蓝宝石、铜箔或云母中的至少一种。
优选地，所述生长衬底与目标衬底的位置关系可以为生长衬底在上，目标衬底在下和生长衬底在下，目标衬底这两种位置关系中的其中一种。
优选地，权利要求1-8中任一项所述的二维材料在太阳能电池和光器件中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明采用先加热、冷冻和加压的方式，将生长衬底上的二维材料转移到目标衬底上，利用冷却液体进入到二维材料和生长衬底之间，减少二维材料和生长衬底之间的粘黏性，同时也快速的被蒸发，然后对目标衬底和生长衬底进行加压一段时间后进行卸压，达到了将二维材料从生长衬底上转移到目标衬底上的效果，该方法不需要外物将二维衬料从生长衬底上剥离，不会导致二维材料的碎裂，同时也避免二维材料的表面受到污染，该二维材料转移的方法比较简单，可以用来组装更加复杂的光器件和电池组组成部件，可以拓展其在太阳能电池和光器件中应用。
附图说明
图1为本发明提出的一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用的转移方法的流程图；
图2为本发明提出的一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用的转移方法的二维材料的完整度的表格。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明还提出了一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用，包括以下步骤：
S1：对生长有二硫化钨的硅衬底进行加热，加热的温度为500℃，加热时间为10min，然后对加热后的硅衬底的表面滴入0℃的甲醇冷却液，并立即进行零下10℃的冷冻。
S2：将冷冻后的硅衬底带有二硫化钨的一面与二氧化硅衬底的顶部相接触；
S3：使用温热压机对硅衬底和二氧化硅衬底进行1Mpa的压强加压，加压时间为6min，温热热压机的温度可以使甲醇快速的蒸发，使硅衬底和二氧化硅衬底处于干燥状态；
S4：卸掉压力，实现了二维材料从生长衬底到目标衬底之间的转移。
实施例二
S1：对生长有二硒化钼的二氧化硅衬底进行加热，加热的温度为530℃，加热时间为11min，然后对加热后的硅衬底的表面滴入零下2℃的乙醇冷却液，并立即进行零下11℃的冷冻。
S2：将冷冻后的二氧化硅衬底带有二硒化钼的一面与蓝宝石衬底的顶部相接触；
S3：使用温热压机对二氧化硅衬底和蓝宝石衬底进行2Mpa的压强加压，加压时间为7min，温热热压机的温度可以使乙醇快速的蒸发，使二氧化硅衬底和蓝宝石衬底处于干燥状态；
S4：卸掉压力，实现了二维材料从生长衬底到目标衬底之间的转移。
实施例三
S1：对生长有石墨烯的铜箔衬底进行加热，加热的温度为560℃，加热时间为12min，然后对加热后的铜箔衬底的表面滴入零下4℃的乙醇冷却液，并立即进行零下12℃的冷冻。
S2：将冷冻后的铜箔衬底带有石墨烯的一面与其他金属的衬底的顶部相接触；
S3：使用温热压机对铜箔衬底和其他金属的衬底进行4Mpa的压强加压，加压时间为8min，温热热压机的温度可以使乙醇快速的蒸发，使铜箔衬底和其他金属衬底处于干燥状态；
S4：卸掉压力，实现了二维材料从生长衬底到目标衬底之间的转移。
实施例四
S1：对生长有石墨烯的铜箔衬底进行加热，加热的温度为590℃，加热时间为13min，然后对加热后的铜箔衬底的表面滴入零下6℃的乙醇冷却液，并立即进行零下13℃的冷冻。
S2：将冷冻后的铜箔衬底带有石墨烯的一面与另一铜箔衬底的顶部相接触；
S3：使用温热压机对铜箔衬底和另一铜箔衬底进行6Mpa的压强加压，加压时间为9min，温热热压机的温度可以使乙醇快速的蒸发，使铜箔衬底和另一铜箔衬底处于干燥状态；
S4：卸掉压力，实现了二维材料从生长衬底到目标衬底之间的转移。
实施例五
S1：对生长有有二硫化钼的云母衬底进行加热，加热的温度为600℃，加热时间为14min，然后对加热后的铜箔衬底的表面滴入零下8℃的甲醇冷却液，并立即进行零下14℃的冷冻。
S2：将冷冻后的云母衬底带有二硫化钼的一面与硅衬底的顶部相接触；
S3：使用温热压机对云母衬底和硅衬底进行8Mpa的压强加压，加压时间为10min，温热压机在加压增温的过程中，温热热压机的温度可以使甲醇快速的蒸发，使云母衬底和硅衬底处于干燥状态；
S4：卸掉压力，实现了二维材料从生长衬底到目标衬底之间的转移。
根据图2中的表格可以得出，使用该方法转移后的二维材料的完整度在85％以上，并且通过优化后冷却液的温度、热压机加压的压强、加压作用的时间、冷冻时间、带有二维材料生长衬底的加热温度和加热时间，转移后的二维材料的完整度进一步提升。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用，其特征在于，所述转移方法包括以下步骤：
S1：对生长有二维材料的生长衬底进行加热，对加热后的生长衬底表面滴入冷却液，然后进行冷冻；
S2：将生长衬底生长有二维材料的一面与目标衬底进行接触；
S3：使用热压机对生长衬底和目标衬底进行加压，且加压一段时间；
S4：卸掉压力，实现了二维材料从生长衬底到目标衬底之间的转移。
2.根据权利要求1所述的一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用，其特征在于，所述S1中的加热温度为500℃至600℃之间，加热时间为10min至20min之间。
3.根据权利要求1所述的一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用，其特征在于，所述S1中的滴入的冷却液为甲醇和乙醇中的一种，所述冷却液的温度为0℃至-10℃之间。
4.根据权利要求1所述的一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用，其特征在于，所述S1中的冷冻温度为零下10℃至零下50℃之间，且冷冻时间为5min至15min之间。
5.根据权利要求1所述的一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用，其特征在于，所述S3中的热压机为温热压机、脉冲热压机、双工位热压机或双压头脉冲热压机中的至少一种，所述热压机的温度可以使冷却液快速的蒸发，使生长衬底和目标衬底上处于干燥状态。
6.根据权利要求1所述的一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用，其特征在于，所述S3中的加压压强为1Mpa至10Mpa之间，且加压时间为6min至10min之间。
7.根据权利要求1所述的一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用，其特征在于，所述目标衬底包括硅、二氧化硅、蓝宝石、铜箔或云母中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用，其特征在于，所述生长衬底与目标衬底的位置关系可以为生长衬底在上，目标衬底在下和生长衬底在下，目标衬底这两种位置关系中的其中一种。
9.根据权利要求1所述的一种二维材料的转移方法和二维材料及其应用，其特征在于，权利要求1-8中任一项所述的二维材料在太阳能电池和光器件中的应用。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190823 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |