CN116994997A - 一种二维材料转移装置及其转移方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及二维材料制备技术领域，公开一种二维材料转移装置及其转移方法。该二维材料转移装置包括承载单元、滚压单元和承载膜料带夹持运动单元，承载单元上设置有能够承载生长基材或者目标基材的承载位；滚压单元包括可沿竖直方向升降的滚压滚筒，承载膜料带能从承载单元和滚压滚筒之间通过，承载单元和滚压单元能相对运动，从而实现二维材料在生长基材和承载膜料带之间以及承载膜料带和目标基材之间的转移；承载膜料带夹持运动单元能夹持承载膜料带并带动其移动，以从生长基材上撕除承载膜料带或者将承载膜料带上的二维材料移动至目标基材上。所述二维材料转移装置可以实现二维材料的自动化转移，转移效率较高，重复性好，且能实现量产。

Description

一种二维材料转移装置及其转移方法

技术领域

本发明涉及二维材料制备技术领域，尤其涉及一种二维材料转移装置及其转移方法。

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(1nm-100nm)上自由运动(平面运动)的材料。随着半导体材料和器件应用的发展趋势逐渐趋于小型化，二维材料受到了材料界的广泛关注，其在集成电路上具有良好的应用前景。

但是，由于某些二维材料本身的特性，其只能在固定的材料表面进行生长制备。对于该特殊二维材料，当需要将二维材料包覆至目标基材时，就只能先在可生长二维材料的基材表面制备，然后再转移至目标基材上。现有技术中二维材料的转移通常采用人工手动完成，导致其具有产能低、无法量产、重复性差等缺陷。

此外，在二维材料转移至目标基材之后，很多情况下需要进行下一个工序，因此太久暴露在空气中会对二维材料表面产生不利的影响。在这种情况下，就希望其表面一直保持有保护层，待下一个工序再取下。

因此，亟需提出一种二维材料转移装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种二维材料转移装置及其转移方法，可以实现二维材料的自动化转移，转移效率较高，重复性好，且能实现量产。

本发明的目的之二在于提供一种二维材料转移装置及其转移方法，可以实现在二维材料转移完成之后表面有保护层的存在，对目标基材上的二维材料起到保护作用。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种二维材料转移装置，用于将生长基材上生长的二维材料转移至目标基材上，所述二维材料转移装置包括：

承载单元，所述承载单元上设置有承载位，所述承载位能够承载生长基材或者目标基材；

滚压单元，包括沿竖直方向可升降地设置于所述承载位上方的滚压滚筒，承载膜料带能从所述承载单元和所述滚压滚筒之间通过，所述承载单元和所述滚压单元能沿所述承载单元的长度方向相对运动，从而将所述生长基材上的二维材料转移至所述承载膜料带上或者将所述承载膜料带上的二维材料转移至所述目标基材上；

承载膜料带夹持运动单元，被配置为夹持所述承载膜料带并带动其移动，配合所述承载单元的运动实现从所述生长基材上撕除所述承载膜料带或者将所述承载膜料带上的二维材料移动至所述目标基材上。

作为本发明提供的二维材料转移装置的一种优选方案，所述二维材料转移装置还包括裁切单元，所述裁切单元位于所述承载单元的上方，所述裁切单元被配置为按照所述目标基材的轮廓对粘附在所述目标基材上的承载膜料带进行裁切，以在所述目标基材表面形成保护膜。

作为本发明提供的二维材料转移装置的一种优选方案，所述裁切单元包括：

裁切旋转驱动源，位于所述承载单元的上方；

旋转平台，与所述裁切旋转驱动源的输出端相连接，以在所述裁切旋转驱动源的驱动作用下转动；

裁切升降驱动源，设置于所述旋转平台上，且所述裁切升降驱动源的输出端的轴线方向与所述裁切旋转驱动源的输出端的轴线方向不重合；

裁切刀，设置于所述裁切升降驱动源的输出端，以在所述裁切升降驱动源的驱动作用下升降。

作为本发明提供的二维材料转移装置的一种优选方案，所述裁切升降驱动源沿所述旋转平台长度方向的位置可调。

作为本发明提供的二维材料转移装置的一种优选方案，所述二维材料转移装置还包括残余膜输送单元，所述残余膜输送单元被配置卷收经所述裁切单元裁切完保护膜后剩余的承载膜料带。

作为本发明提供的二维材料转移装置的一种优选方案，所述承载位上设置有吸附结构，所述吸附结构能够吸附所述生长基材或者目标基材。

作为本发明提供的二维材料转移装置的一种优选方案，所述承载单元包括：

移动基板，能沿自身长度方向移动，所述承载位设置于所述移动基板上；

压紧组件，所述承载膜料带能从所述移动基板和所述压紧组件之间通过。

作为本发明提供的二维材料转移装置的一种优选方案，所述滚压单元还包括：

滚压升降驱动件，所述滚压滚筒转动连接于所述滚压升降驱动件的输出端。

作为本发明提供的二维材料转移装置的一种优选方案，所述承载膜料带夹持运动单元包括：

夹持组件，包括相对设置的两个夹持件，所述承载膜料带绕过所述滚压滚筒后能从两个所述夹持件之间通过，且两个所述夹持件能向彼此靠近的方向移动以夹紧所述承载膜料带；

夹持驱动源，其输出端与所述夹持组件相连接，以驱动所述夹持组件移动，从而使所述夹持组件夹持所述承载膜料带从所述生长基材上分离或者将所述承载膜料带上的二维材料移动至所述目标基材上。

作为本发明提供的二维材料转移装置的一种优选方案，所述承载膜料带夹持运动单元还包括凸型滚筒，所述凸型滚筒可转动地设置于所述夹持组件的上方，所述凸型滚筒的直径由其中间位置向两端逐渐减小。

作为本发明提供的二维材料转移装置的一种优选方案，所述承载膜料带夹持运动单元还包括导向组件，所述导向组件包括沿竖直方向延伸的导轨和滑动配合于所述导轨上的导向件，所述夹持组件与所述导向件相连接。

作为本发明提供的二维材料转移装置的一种优选方案，所述滚压滚筒上设置有加热件，所述加热件能通过所述滚压滚筒对所述承载膜料带进行加热；和/或

所述承载膜料带朝向所述承载单元的一侧设置有粘接层；和/或

所述承载膜料带朝向所述承载单元的一侧连接静电发生器。

本发明还提供一种二维材料转移方法，采用如上所述的二维材料转移装置将生长基材上生长的二维材料转移至目标基材上，所述二维材料转移方法包括如下步骤：

步骤S1：将生长基材置于承载位上；

步骤S2：滚压滚筒向下运动，以将承载膜料带按压于所述承载单元上；

步骤S3：使所述承载位和所述滚压滚筒相对运动，以将所述生长基材上的二维材料转移至所述承载膜料带上；

步骤S4：将承载膜料带从所述生长基材上撕下；

步骤S5：将转移完二维材料的所述生长基材从所述承载位上取下，再将目标基材置于所述承载位上；

步骤S6：使所述承载位和所述滚压滚筒相对运动，以将所述承载膜料带上的二维材料转移至所述目标基材上。

作为本发明提供的二维材料转移方法的一种优选方案，在所述步骤S6之后还包括：

步骤S7：按照所述目标基材的轮廓对粘附在所述目标基材上的承载膜料带进行裁切，以在所述目标基材表面形成保护膜。

作为本发明提供的二维材料转移方法的一种优选方案，所述步骤S4具体包括：移动基板向使所述承载膜料带松弛的方向移动，同时夹持组件夹紧所述承载膜料带并向上移动。

作为本发明提供的二维材料转移方法的一种优选方案，所述步骤S3与所述步骤S6均包括：移动基板向使所述承载膜料带绷紧的方向移动，同时夹持组件夹紧所述承载膜料带并向下移动。

作为本发明提供的二维材料转移方法的一种优选方案，所述移动基板的移动速度大于或者等于所述夹持组件向下移动的速度。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种二维材料转移装置，对二维材料进行转移的步骤为：1)将生长有二维材料的生长基材置于承载位上；2)使滚压滚筒向下移动以将承载膜料带按压于生长基材上，并通过承载单元和滚压单元之间的相对运动，使生长基材上的二维材料转移至承载膜料带上；3)承载膜料带夹持运动单元将从生长基材上撕除承载膜料带，使生长基材和承载膜料带分离；4)将转移完二维材料的生长基材从承载位上取下，并将目标基材放置于承载位上；5)按照步骤2)将承载膜料带上的二维材料转移至目标基材上；6)按照所述目标基材的轮廓对粘附在目标基材上的承载膜料带进行裁切，以在二维材料表面形成保护膜。通过承载单元、滚压单元、承载膜料带夹持运动单元和裁切单元之间的相互配合，可以实现二维材料的自动化转移，转移效率较高，重复性好，且能实现量产；在转移完成后，二维材料表面有保护层的存在。

本发明提供的二维材料转移方法，可以实现二维材料的自动化转移和自动裁切保护膜，转移效率高，重复性好，且能实现量产，对二维材料的保护性好。

附图说明

图1是本发明实施例提供的二维材料转移装置在滚压过程中的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的二维材料转移装置在撕膜过程中的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的承载单元的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的承载单元、滚压单元和裁切单元的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的二维材料转移装置的侧视示意图；

图6是本发明实施例提供的承载膜料带夹持运动单元的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的二维材料转移方法的流程图。

图中：

10-承载膜料带；101-承载膜料带完整部分；102-承载膜料带残余部分；

100-残余膜输送单元；

200-承载单元；201-移动基板；202-压紧组件；2021-压紧支撑件；2022-压紧滚筒；203-承载位；

300-滚压单元；301-滚压滚筒；302-滚压支撑件；

400-裁切单元；401-裁切旋转驱动源；402-旋转平台；403-裁切升降驱动源；404-裁切刀；

500-承载膜料带夹持运动单元；501-夹持组件；502-凸型滚筒；503-导向组件；5031-导轨；5032-导向件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

图1示出了本实施例提供的二维材料转移装置在滚压过程中的结构示意图。图2示出了本实施例提供的二维材料转移装置在撕膜过程中的结构示意图。如图1-图2所示，本实施例提供一种二维材料转移装置，该二维材料转移装置用于将生长基材上生长的二维材料转移至目标基材上，以实现二维材料的自动化转移，提高转移效率，降低人工成本。具体地，本实施例提供的二维材料转移装置包括承载单元200、滚压单元300和承载膜料带夹持运动单元500；承载单元200上设置有承载位203，承载位203能够承载生长基材或者目标基材；滚压单元300包括沿竖直方向可升降地设置于承载位203上方的滚压滚筒301，承载膜料带10能从承载单元200和滚压滚筒301之间通过，承载单元200和滚压单元300能沿承载单元200的长度方向(即图2所示的左右方向)相对运动，从而将生长基材上的二维材料转移至承载膜料带10上或者将承载膜料带10上的二维材料转移至目标基材上；承载膜料带夹持运动单元500被配置为夹持承载膜料带10并带动其移动，配合承载单元200的运动实现从位于承载位203的生长基材上撕除承载膜料带10或者将承载膜料带10上的二维材料移动至目标基材上。

本实施例提供的二维材料转移装置，对二维材料进行转移的步骤为：1)将生长有二维材料的生长基材置于承载位203上；2)滚压过程：使滚压滚筒301向下移动以将承载膜料带10按压于生长基材上，并通过承载单元200和滚压单元300之间的相对运动，使生长基材上的二维材料转移至承载膜料带10上；3)撕膜过程：承载膜料带夹持运动单元500将从生长基材上撕除承载膜料带10，使生长基材和承载膜料带10分离；4)将转移完二维材料的生长基材从承载位203上取下，并将目标基材放置于承载位203上；5)滚压过程：按照步骤2)将承载膜料带10上的二维材料转移至目标基材上。通过承载单元200、滚压单元300和承载膜料带夹持运动单元500之间的相互配合，可以实现二维材料的自动化转移，转移效率较高，重复性好，且能实现量产。

需要说明的是，生长基材为二维材料的生长基底，其可为平面圆形、平面矩形等形状，此处不作限定。生长基材包括相对的第一表面和第二表面，第一表面上生长有待转移的二维材料，承载于承载位203上时，第一表面朝上设置。

为防止在滚压过程或者撕膜过程中生长基材或者目标基材从承载位203掉落或者移位，承载位203上设置有吸附结构，吸附结构能够吸附生长基材或者目标基材，以保证生长基材或者目标基材的承载稳定性。可选地，吸附结构可以为设置于承载位203上的真空吸附孔或者真空吸盘，吸附结构通过吸附软管与真空发生器相连接，以在负压的作用下将生长基材或者目标基材牢牢吸附。

进一步地，滚压滚筒301上设置有加热件，加热件能通过滚压滚筒301对承载膜料带10进行加热。当承载单元200和滚压单元300相对运动时，加热件能够同时对滚压滚筒301进行加热，以使生长基材上的二维材料黏附转移至承载膜料带10上。可选地，加热件为呈螺旋状绕设于滚压滚筒301内的加热丝，结构简单，加热效率较高，且螺旋状设置的加热丝能够增加滚压滚筒301的加热面积，提高加热效率。此外，本实施例对第二次滚压过程中二维材料与目标基材之间的贴附方式不作限定，只要能够实现二者的贴附且不影响二维材料的性能均在本实施例的保护范围之内。

在另一个实施例中，还可以在承载膜料带10朝向承载单元200的一侧设置粘接层，以提高承载膜料带10与二维材料之间的粘结性。本实施例对粘接层的具体材质不作限定，只要能够实现二维材料的粘接且不影响二维材料的性能均在本实施例的保护范围之内。需要说明的是，当承载膜料带10上设置有粘接层时，可以根据粘接层的性能实现二维材料从生长基材至承载膜料带10的转移。此外，本实施例对第二次滚压过程中二维材料与目标基材之间的贴附方式不作限定，只要能够实现二者的贴附且不影响二维材料的性能均在本实施例的保护范围之内。

在又一个实施例中，还可以采用静电吸附的方式实现将生长基材上的二维材料转移至承载膜料带10上的效果。示例性地，可以通过静电发生器在承载膜料带10上加静电，以提高承载膜料带10对二维材料的吸附能力；或者可以采用静电吸附膜作为承载膜料带10。示例性地，当二维材料从生长基材-承载膜料带10转移时，打开静电发生器，以在承载膜料带10上加静电。此外，本实施例对第二次滚压过程中二维材料与目标基材之间的贴附方式不作限定，只要能够实现二者的贴附且不影响二维材料的性能均在本实施例的保护范围之内。

图3示出了本实施例提供的承载单元200的结构示意图。如图3并结合图1所示，承载单元200包括移动基板201和压紧组件202，移动基板201能沿自身长度方向移动，承载位203设置于移动基板201上；承载膜料带10能从移动基板201和压紧组件202之间通过。具体地，压紧组件202包括压紧支撑件2021和压紧滚筒2022，两个压紧支撑件2021分别连接于移动基板201的两侧，压紧滚筒2022的两端分别转动设置于两个压紧支撑件2021上，承载膜料带10能从移动基板201和压紧滚筒2022之间通过。通过设置压紧组件202，可以确保承载膜料带10在传输过程中始终贴合于移动基板201的表面，防止承载膜料带10与目标基材或者承载膜料带10与生长基材贴合时发生褶皱。在本实施例中，移动基板201的一端连接直线驱动源(图中未示出)的输出端，直线驱动源能够驱动移动基板201沿承载膜料带10的长度方向移动，从而实现承载单元200和滚压单元300之间的相对运动。可选地，直线驱动源可以是直线电机、气缸、电缸等。在其他实施例中，还可以使滚压单元300连接直线驱动源的输出端，同样能够实现上述效果。

为了适配不同厚度的承载膜料带10，压紧组件202还包括压紧升降驱动件(图中未示出)，每个压紧支撑件2021上均设置有压紧升降驱动件，压紧滚筒2022的两端分别与对应侧的压紧升降驱动件的输出端转动连接，从而使压紧滚筒2022的两端能够同步升降，防止压紧滚筒2022发生倾斜；压紧升降驱动件驱动压紧滚筒2022沿竖直方向升降可以实现压紧滚筒2022和移动基板201之间间隙的调节，从而适配不同厚度的承载膜料带10，增加该二维材料转移装置的通用性。在本实施例中，压紧升降驱动件可以为气缸。

图4示出了本实施例提供的承载单元200、滚压单元300和裁切单元400的结构示意图。如图4并结合图1所示，滚压单元300还包括滚压支撑件302和滚压升降驱动件(图中未示出)，两个滚压支撑件302分别设置于移动基板201的两侧，每个滚压支撑件302上均设置有滚压升降驱动件，滚压滚筒301的两端分别转动连接于对应侧的滚压升降驱动件的输出端。在本实施例中，滚压升降驱动件可以为气缸。需要说明的是，滚压单元300和压紧组件202沿移动基板201的长度方向间隔设置，压紧组件202的压紧支撑件2021固定于移动基板201上，而滚压单元300的滚压支撑件302与移动基板201不连接。当移动基板201沿自身长度方向移动时，能同时带动压紧组件202移动，但是不能带动滚压单元300移动。

如图4并结合图1所示，该二维材料转移装置还包括裁切单元400，裁切单元400被配置为按照目标基材的轮廓对粘附在目标基材上的承载膜料带10进行裁切，以在目标基材表面形成保护膜。当承载膜料带10上的二维材料被转移至目标基材上后，裁切单元400可以按照目标基材的轮廓对粘附在目标基材上的承载膜料带10进行裁切，以在目标基材表面形成保护膜，对目标基材上的二维材料起到保护作用，防止目标基材在转移至下一工位的过程中二维材料被污染或者脱落的现象。

具体而言，裁切单元400包括裁切旋转驱动源401、旋转平台402、裁切升降驱动源403和裁切刀404，裁切旋转驱动源401位于承载单元200的上方；旋转平台402与裁切旋转驱动源401的输出端相连接，以在裁切旋转驱动源401的驱动作用下转动；裁切升降驱动源403设置于旋转平台402上，且裁切升降驱动源403的输出端的轴线方向与裁切旋转驱动源401的输出端的轴线方向不重合；裁切刀404设置于裁切升降驱动源403的输出端，以在裁切升降驱动源403的驱动作用下升降。在本实施例中，目标基材的外形轮廓为圆形，通过设置裁切升降驱动源403的输出端的轴线方向与裁切旋转驱动源401的输出端的轴线方向不重合，使得裁切升降驱动源403的输出端的轴线与裁切旋转驱动源401的输出端的轴线之间的距离形成裁切刀404的裁切半径，当裁切旋转驱动源401工作时，能够通过旋转平台402带动裁切升降驱动源403和裁切刀404旋转，以在目标基材上裁切出半径与裁切半径相等的圆形保护膜；通过设置裁切升降驱动源403驱动裁切刀404升降，可以使裁切刀404具有裁切承载膜料带10的裁切位置以及远离承载单元200的避让位置，从而避免在承载单元200和滚压单元300相对运动时裁切刀404将承载膜料带10划伤。在本实施例中，裁切旋转驱动源401为旋转电机；裁切升降驱动源403为升降气缸或者电机加丝杠螺母等直线驱动机构。

进一步地，裁切升降驱动源403沿旋转平台402长度方向的位置可调。该设计可以调整裁切刀404的裁切半径，以使裁切单元400能够裁切出与目标基材尺寸相匹配的保护膜，从而增加该二维材料转移装置的通用性。可选地，旋转平台402上设置有多个沿其长度方向间隔设置的锁定孔，锁定螺钉能够穿过任意锁定孔并连接在裁切升降驱动源403的固定端，从而实现裁切刀404的裁切半径的调整。

图5示出了本实施例提供的二维材料转移装置的侧视示意图。如图5并结合图1所示，该二维材料转移装置还包括残余膜输送单元100，所述残余膜输送单元100被配置卷收经裁切单元400裁切完保护膜后剩余的承载膜料带10。通过设置残余膜输送单元100，可以实现承载膜料带残余部分102的集中回收，避免造成承载膜料带残余部分102的不规则卷曲，影响承载膜料带完整部分101的平整度。

具体而言，残余膜输送单元100包括若干收卷滚筒，收卷滚筒用于绕设承载膜料带残余部分102。可选地，收卷滚筒的直径由其中间位置向两端逐渐减小，形成凸型滚筒，凸型滚筒可以保持承载膜料带残余部分102的张力，防止承载膜料带残余部分102发生卷曲。可选地，收卷滚筒的一端与收卷驱动件的输出端相连接，收卷驱动件能够驱动收卷滚筒转动，从而实现残余的承载膜料带10的自动收卷。在本实施例中，收卷驱动件为收卷电机。需要说明的是，承载膜料带残余部分102是指在承载膜料带完整部分101上被裁切单元400裁切完保护膜后剩余的承载膜料带10。

图6示出了本实施例提供的承载膜夹持运动单元500的结构示意图。如图6并结合图1所示，承载膜夹持运动单元500包括夹持驱动源(图中未示出)和夹持组件501，夹持组件501包括相对设置的两个夹持件，承载膜料带10绕过滚压滚筒301后能从两个夹持件之间通过，且两个夹持件能向彼此靠近的方向移动以夹紧承载膜料带10；夹持驱动源的输出端与夹持组件501相连接，以驱动夹持组件501向上或者向下移动，从而使夹持组件501夹持承载膜料带10从生长基材上分离或者贴附至目标基材。在本实施例中，夹持组件501还包括开合驱动源，开合驱动源用于驱动两个夹持件向彼此靠近或者远离的方向移动，以实现承载膜料带10的夹持或者松开。可选地，开合驱动源可以为气缸或者电缸。

进一步地，承载膜夹持运动单元500还包括导向组件503，导向组件503包括沿竖直方向延伸的导轨5031和滑动配合于导轨5031上的导向件5032，夹持组件501与导向件5032相连接。通过设置导向组件503，可以为夹持组件501沿竖直方向的运动提供导向，并保证其运动过程的稳定性。可选地，导轨5031的数量有两个，每个导轨5031均对应一个导向件5032，夹持组件501的两端分别连接两个导向件5032，从而进一步保证夹持组件501沿竖直方向运动的稳定性。

进一步地，夹持驱动源还可以为滚珠丝杠等机构，能够实现夹持组件501的上下移动即可。

可以理解的是，当承载膜料带10上裁切掉保护膜后，承载膜料带残余部分102在传输过程中很容易发生卷曲，进而导致整个承载膜料带10卷曲，使其不能平整地粘附于生长基材或者目标基材上。为了解决这一问题，承载膜夹持运动单元500还包括凸型滚筒502，凸型滚筒502位于夹持组件501的上方并转动设置于导向件5032上，凸型滚筒502的直径由其中间位置向两端逐渐减小，可以保持残余的承载膜料带10的张力，防止承载膜料带10发生卷曲。

需要说明的是，承载膜料带10的起始为张力控制缓冲单元，在本发明的附图中未示出，其作用是在移动基板201左右移动过程中，保持承载膜料带10的张力，以保证在移动过程中承载膜料带10不会打卷。

下面结合图1-图6详细介绍该二维材料转移装置的工作流程：

1)生长基材上料：将生长有二维材料的生长基材置于承载位203上，并使生长基材的生长有二维材料的第一表面朝上放置，再利用承载位203上的吸附结构吸附生长基材的第二表面；

2)滚压：滚压升降驱动件驱动滚压滚筒301向下移动，将承载膜料带10压紧于移动基板201上；然后夹持组件501夹紧承载膜料带10，直线驱动源驱动移动基板201向左缓慢移动，同时夹持驱动源驱动夹持组件501向下移动，且夹持组件501的移动速度略小于或者等于移动基板201的移动速度，以将承载膜料带10平整地粘附于生长基材表面，并实现二维材料从生长基材到承载膜料带10的转移；

3)撕膜：直线驱动源驱动移动基板201向右移动，同时夹持驱动源驱动夹持组件501向上运动，即可使承载膜料带10从生长基材上分离，此时，二维材料已转移至承载膜料带10上；

4)生长基材下料：承载位203上的吸附结构停止吸附，再将生长基材从承载位203上取下；

5)目标基材上料：将目标基材置于承载位203上，再利用承载位203上的吸附结构吸附目标基材；

6)滚压：重复步骤2)，以将承载膜料带10上的二维材料转移至目标基材上；由于两次滚压过程中，夹持组件501均夹持在承载膜料带10的固定位置，因此，只要目标基材在承载位203上的放置位置与生长基材在承载位203上的放置位置保持一致，即可使承载膜料带10上的二维材料完整转移至目标基材上；

7)裁切：裁切升降驱动源403驱动裁切刀404下降至裁切位置，裁切旋转驱动源401通过旋转平台402和裁切升降驱动源403驱动裁切刀404旋转，以按照目标基材的轮廓对粘附在目标基材上的承载膜料带10进行裁切，从而在目标基材表面形成保护膜；裁切完成后，裁切升降驱动源403驱动裁切刀404上升至避让位置；

8)成品下料：滚压升降驱动件驱动滚压滚筒301向上移动；直线驱动源驱动移动基板201向右移动，同时夹持驱动源驱动夹持组件501向上移动预设距离，以使承载膜料带残余部分102与保护膜相分离，操作人员可以将粘附有保护膜的目标基材从承载位203取下；然后夹持组件501将承载膜料带10松开，收卷驱动件驱动收卷滚筒转动，从而实现承载膜料带残余部分102的自动收卷；当承载膜料带残余部分102全部通过夹持组件501后，收卷驱动件停止工作，夹持组件501夹紧承载膜料带10，继续下一循环。

图7示出了本实施例提供的二维材料转移方法的流程图。如图7并结合图1-图2所示，本实施例提供一种二维材料转移方法，该二维材料转移方法包括如下步骤：

步骤S1：将生长基材置于承载位203上；

步骤S2：滚压滚筒301向下运动，以将承载膜料带10按压于承载单元200上；

步骤S3：使承载位203和滚压滚筒301相对运动，以将生长基材上的二维材料转移至承载膜料带10上；

步骤S4：将携带有二维材料的承载膜料带10从生长基材上撕下；

步骤S5：将转移完二维材料的生长基材从承载位203上取下，再将目标基材置于承载位203上；

步骤S6：使承载位203和滚压滚筒301相对运动，以将承载膜料带10上的二维材料转移至目标基材上。

本实施例提供的二维材料转移方法可以基于上述二维材料转移装置实现。通过采用承载膜料带10作为中间载体，实现二维材料从生长基材到目标基材的自动化转移，减少操作人员的工作量，降低人工成本，且能提高转移效率，重复性好，能实现量产。

进一步地，步骤S3与步骤S6均包括：移动基板201向使承载膜料带10绷紧的方向(如图2所示的左侧)移动，同时夹持组件501夹紧承载膜料带10并向下移动。可选地，移动基板201的移动速度大于或者等于夹持组件501向下移动的速度，该设置可以使承载膜料带10平整地粘附于生长基材表面，并实现二维材料从生长基材到承载膜料带10的转移。需要说明的是，在本实施例中，处于移动基板201和滚压滚轮301之间的承载膜料带10向右侧传输，因此，移动基板201向左侧移动为使承载膜料带10绷紧的方向，移动基板201向右侧移动为使承载膜料带10松弛的方向。

步骤S4具体包括：移动基板201向使承载膜料带10松弛的方向移动，同时夹持组件501夹紧承载膜料带10并向上移动，以实现承载膜料带10和生长基材的分离，从而方便生长基材的下料操作。

在本实施例中，在步骤S6之后还包括：

步骤S7：按照目标基材的轮廓对粘附在目标基材上的承载膜料带10进行裁切，以在目标基材表面形成保护膜。

当承载膜料带10上的二维材料被转移至目标基材上后，裁切单元400可以按照目标基材的轮廓对粘附在目标基材上的承载膜10进行裁切，以在目标基材表面形成保护膜，对目标基材上的二维材料起到保护作用，防止目标基材在转移至下一工位的过程中二维材料被污染或者脱落的现象。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (17)

1.一种二维材料转移装置，用于将生长基材上生长的二维材料转移至目标基材上，其特征在于，所述二维材料转移装置包括：

承载单元(200)，所述承载单元(200)上设置有承载位(203)，所述承载位(203)能够承载生长基材或者目标基材；

滚压单元(300)，包括沿竖直方向可升降地设置于所述承载位(203)上方的滚压滚筒(301)，承载膜料带(10)能从所述承载单元(200)和所述滚压滚筒(301)之间通过，所述承载单元(200)和所述滚压单元(300)能沿所述承载单元(200)的长度方向相对运动，从而将所述生长基材上的二维材料转移至所述承载膜料带(10)上或者将所述承载膜料带(10)上的二维材料转移至所述目标基材上；

承载膜料带夹持运动单元(500)，被配置为夹持所述承载膜料带(10)并带动其移动，配合所述承载单元(200)的运动实现从所述生长基材上撕除所述承载膜料带(10)或者将所述承载膜料带(10)上的二维材料移动至所述目标基材上。

2.根据权利要求1所述的二维材料转移装置，其特征在于，所述二维材料转移装置还包括裁切单元(400)，所述裁切单元(400)位于所述承载单元(200)的上方，所述裁切单元(400)被配置为按照所述目标基材的轮廓对粘附在所述目标基材上的承载膜料带(10)进行裁切，以在所述目标基材表面形成保护膜。

3.根据权利要求2所述的二维材料转移装置，其特征在于，所述裁切单元(400)包括：

裁切旋转驱动源(401)，位于所述承载单元(200)的上方；

旋转平台(402)，与所述裁切旋转驱动源(401)的输出端相连接，以在所述裁切旋转驱动源(401)的驱动作用下转动；

裁切升降驱动源(403)，设置于所述旋转平台(402)上，且所述裁切升降驱动源(403)的输出端的轴线方向与所述裁切旋转驱动源(401)的输出端的轴线方向不重合；

裁切刀(404)，设置于所述裁切升降驱动源(403)的输出端，以在所述裁切升降驱动源(403)的驱动作用下升降。

4.根据权利要求3所述的二维材料转移装置，其特征在于，所述裁切升降驱动源(403)沿所述旋转平台(402)长度方向的位置可调。

5.根据权利要求2所述的二维材料转移装置，其特征在于，所述二维材料转移装置还包括残余膜输送单元(100)，所述残余膜输送单元(100)被配置卷收经所述裁切单元(400)裁切完保护膜后剩余的承载膜料带(10)。

6.根据权利要求1所述的二维材料转移装置，其特征在于，所述承载位(203)上设置有吸附结构，所述吸附结构能够吸附所述生长基材或者目标基材。

7.根据权利要求1所述的二维材料转移装置，其特征在于，所述承载单元(200)包括：

移动基板(201)，能沿自身长度方向移动，所述承载位(203)设置于所述移动基板(201)上；

压紧组件(202)，所述承载膜料带(10)能从所述移动基板(201)和所述压紧组件(202)之间通过。

8.根据权利要求1所述的二维材料转移装置，其特征在于，所述滚压单元(300)还包括：

滚压升降驱动件，所述滚压滚筒(301)转动连接于所述滚压升降驱动件的输出端。

9.根据权利要求1所述的二维材料转移装置，其特征在于，所述承载膜料带夹持运动单元(500)包括：

夹持组件(501)，包括相对设置的两个夹持件，所述承载膜料带(10)绕过所述滚压滚筒(301)后能从两个所述夹持件之间通过，且两个所述夹持件能向彼此靠近的方向移动以夹紧所述承载膜料带(10)；

夹持驱动源，其输出端与所述夹持组件(501)相连接，以驱动所述夹持组件(501)移动，从而使所述夹持组件(501)夹持所述承载膜料带(10)从所述生长基材上分离或者将所述承载膜料带(10)上的二维材料移动至所述目标基材上。

10.根据权利要求9所述的二维材料转移装置，其特征在于，所述承载膜料带夹持运动单元(500)还包括凸型滚筒(502)，所述凸型滚筒(502)可转动地设置于所述夹持组件(501)的上方，所述凸型滚筒(502)的直径由其中间位置向两端逐渐减小。

11.根据权利要求9所述的二维材料转移装置，其特征在于，所述承载膜料带夹持运动单元(500)还包括导向组件(503)，所述导向组件(503)包括沿竖直方向延伸的导轨(5031)和滑动配合于所述导轨(5031)上的导向件(5032)，所述夹持组件(501)与所述导向件(5032)相连接。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的二维材料转移装置，其特征在于，所述滚压滚筒(301)上设置有加热件，所述加热件能通过所述滚压滚筒(301)对所述承载膜料带(10)进行加热；和/或

所述承载膜料带(10)朝向所述承载单元(200)的一侧设置有粘接层；和/或

所述承载膜料带(10)朝向所述承载单元(200)的一侧连接静电发生器。

13.一种二维材料转移方法，采用权利要求1-12任一项所述的二维材料转移装置将生长基材上生长的二维材料转移至目标基材上，其特征在于，所述二维材料转移方法包括如下步骤：

步骤S1：将生长基材置于承载位(203)上；

步骤S2：滚压滚筒(301)向下运动，以将承载膜料带(10)按压于所述承载单元(200)上；

步骤S3：使所述承载位(203)和所述滚压滚筒(301)相对运动，以将所述生长基材上的二维材料转移至所述承载膜料带(10)上；

步骤S4：将承载膜料带(10)从所述生长基材上撕下；

步骤S5：将转移完二维材料的所述生长基材从所述承载位(203)上取下，再将目标基材置于所述承载位(203)上；

步骤S6：使所述承载位(203)和所述滚压滚筒(301)相对运动，以将所述承载膜料带(10)上的二维材料转移至所述目标基材上。

14.根据权利要求13所述的二维材料转移方法，其特征在于，在所述步骤S6之后还包括：

步骤S7：按照所述目标基材的轮廓对粘附在所述目标基材上的承载膜料带(10)进行裁切，以在所述目标基材表面形成保护膜。

15.根据权利要求13所述的二维材料转移方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：移动基板(201)向使所述承载膜料带(10)松弛的方向移动，同时夹持组件(501)夹紧所述承载膜料带(10)并向上移动。

16.根据权利要求13所述的二维材料转移方法，其特征在于，所述步骤S3与所述步骤S6均包括：移动基板(201)向使所述承载膜料带(10)绷紧的方向移动，同时夹持组件(501)夹紧所述承载膜料带(10)并向下移动。

17.根据权利要求16所述的二维材料转移方法，其特征在于，所述移动基板(201)的移动速度大于或者等于所述夹持组件(501)向下移动的速度。