WO2025256574A1 - 材料制备方法及器件结构 - Google Patents

材料制备方法及器件结构

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WO2025256574A1
WO2025256574A1 PCT/CN2025/100548 CN2025100548W WO2025256574A1 WO 2025256574 A1 WO2025256574 A1 WO 2025256574A1 CN 2025100548 W CN2025100548 W CN 2025100548W WO 2025256574 A1 WO2025256574 A1 WO 2025256574A1
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WO
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materials
substrate
sub
target sub
target
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PCT/CN2025/100548
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French (fr)
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王蕴达
许人镜
杨立洲
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Hong Kong University Of Science And Technology Guangzhou
Original Assignee
Hong Kong University Of Science And Technology Guangzhou
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/184—Preparation
    • C01B32/19—Preparation by exfoliation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/184—Preparation
    • C01B32/186—Preparation by chemical vapour deposition [CVD]

Definitions

  • This application relates to the field of sheet material preparation technology, and in particular to a material preparation method and device structure.
  • Two-dimensional (2D) materials are materials with a thickness of only one or a few atoms and a two-dimensional structure.
  • the most well-known 2D material is graphene, while other common 2D materials include boron nitrides and transition metal dichalcogenides.
  • 2D materials possess many excellent properties; for example, graphene is an excellent conductor of electricity, allowing electrons to move freely within it and exhibiting extremely high conductivity.
  • 2D materials are only one or a few atoms thick, they can be fabricated into thin and lightweight materials, making them suitable for applications such as flexible electronic devices.
  • Two-dimensional materials have shown great application potential in many fields due to their unique layered structure and microscopic shape.
  • the high-quality, large-area production of two-dimensional materials remains a major challenge, hindering their practical application.
  • embodiments of this application provide a material preparation method, comprising:
  • a primitive material is formed on a first substrate.
  • the primitive material has a dimension a in a first direction, where 10 ⁇ m ⁇ a ⁇ 1 cm, a dimension b in a second direction, where 10 ⁇ m ⁇ b ⁇ 1 cm, and a dimension c in a third direction, where 1 nm ⁇ c ⁇ 100 ⁇ m.
  • the first direction, the second direction, and the third direction intersect each other.
  • Multiple target submaterials are transferred to different preset positions on a second substrate, so that a portion of the molded submaterials are transferred onto the second substrate.
  • the projection of the target sub-material in the third direction is one of a circle, a triangle, a parallelogram, and other regular polygons.
  • the projections of different target submaterials in the third direction are the same.
  • a portion of the molded sub-materials are selected as the target sub-materials;
  • all of the target submaterials are selected to be transferred to the second substrate.
  • all of the molded sub-materials are selected as the target sub-materials;
  • a portion of the target submaterials are selected and transferred to the second substrate.
  • the plurality of target sub-materials includes a first target sub-material and a second target sub-material
  • the transfer of the plurality of target sub-materials to different preset locations on the second substrate includes:
  • the second target sub-material is rotated and transferred to the first preset position, and the orthographic projection of the second target sub-material on the second substrate is located outside the orthographic projection of the first target sub-material on the second substrate.
  • At least a portion of the target submaterials are arranged side-by-side along a fourth direction during different preset positions of the plurality of target submaterials being transferred to the second substrate.
  • At least a portion of the target submaterials are arranged side by side along a fifth direction, wherein the fourth direction intersects the fifth direction and is parallel to the plane containing the second substrate.
  • At least some of the target submaterials are arranged at intervals between each other according to a preset pattern.
  • the formation of the initial material on the first substrate includes:
  • An elastic layer is formed on the first substrate
  • the initial material is formed on the side of the elastic layer opposite to the first substrate.
  • the formation of the initial material on the first substrate includes:
  • An adhesive layer is formed on the first substrate
  • the initial material is formed on the side of the adhesive layer opposite to the first substrate.
  • the plurality of molded sub-materials are arranged in a first array on the first substrate;
  • the multiple target submaterials are arranged in a second array on the second substrate;
  • the second array is different from the first array.
  • the patterning process of the initial material to form a plurality of molded sub-materials includes:
  • a protective layer is formed on the side of the nascent material away from the first substrate.
  • the orthographic projection of the nascent material onto the first substrate is partially located within the orthographic projection of the protective layer onto the first substrate, and partially located outside the orthographic projection of the protective layer onto the first substrate.
  • embodiments of this application provide a device structure, the device structure including the target sub-material in the above-described material preparation method, the target sub-material including a two-dimensional material.
  • a preliminary material as a two-dimensional material sample is formed on a first substrate.
  • the preliminary material can be a high-quality small piece of two-dimensional material peeled off from the original substrate.
  • the preliminary material is patterned to form multiple shaped sub-materials, that is, the high-quality small piece of two-dimensional material is patterned to divide the high-quality small piece of two-dimensional material into multiple smaller shaped sub-materials.
  • multiple target sub-materials that meet a first preset condition are selected from the multiple shaped sub-materials.
  • the first preset condition can be set as a quality condition, selecting the higher-quality shaped sub-material from the multiple smaller shaped sub-materials as the target sub-material, or the first preset condition can be set as a shape condition, selecting the regularly shaped shaped sub-material from the multiple smaller shaped sub-materials as the target sub-material.
  • the multiple target sub-materials are transferred to different preset positions on a second substrate. That is, for the multiple target sub-materials, they are already high-quality or regularly shaped parts of the corresponding small piece of two-dimensional material, thus meeting the high-quality requirements of two-dimensional materials.
  • the area formed by the shared outer contour boundary line of multiple molded sub-materials on the second substrate can be set to be larger than the area formed by the shared outer contour boundary line of multiple molded sub-materials on the first substrate, thus achieving large-area fabrication of two-dimensional materials.
  • this method ensures the consistency and performance reliability of the two-dimensional material and reduces the fabrication cost when fabricating large-area two-dimensional materials.
  • the material preparation method provided in this application has wide applicability and can handle various types of materials, improving the flexibility of the preparation method.
  • Figure 1 is a schematic flowchart of a material preparation method provided in some embodiments of this application.
  • Figure 2 is a schematic diagram of the structure of the initial material on the first substrate in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 3 is a schematic cross-sectional view of the initial material on the first substrate in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 4 is a schematic diagram of the structure of the molding sub-material on the first substrate in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 5 is a schematic cross-sectional view of a material preparation method provided in some embodiments of this application, in which a sub-material is shaped on a first substrate;
  • Figure 6 is a schematic diagram of the structure of the target submaterial transfer process in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 7 is a cross-sectional schematic diagram of the target sub-material transfer process in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 8 is a schematic diagram of the structure of some target sub-materials on a second substrate in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 9 is a schematic cross-sectional view of a portion of the target submaterial on a second substrate in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 10 is a schematic diagram of the structure of all target sub-materials on a second substrate in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 11 is a schematic cross-sectional view of all target sub-materials on a second substrate in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 12 is a schematic diagram of the structure of the initial material and the protective layer on the first substrate in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 13 is a cross-sectional schematic diagram of the initial material and protective layer on a first substrate in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 14 is a schematic cross-sectional view of a patterned protective layer on a first substrate in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 15 is a cross-sectional schematic diagram of the patterned protective layer and molding sub-material on a first substrate in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 16 is a schematic diagram of the structure of the molding sub-material and the transfer structure on the first substrate in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 17 is a cross-sectional schematic diagram of the molding sub-material and transfer structure on a first substrate in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 18 is a schematic diagram of the target submaterial and transfer structure on a second substrate in a material preparation method provided in some embodiments of this application;
  • Figure 19 is a cross-sectional schematic diagram of the target submaterial and transfer structure on a second substrate in a material preparation method provided in some embodiments of this application.
  • Marker explanation 10. First substrate; 11. Protective layer; 20. Initial state material; 21. Forming sub-material; 22. Target sub-material; 30. Second substrate; 40. Transfer structure; X, first direction; Y, second direction; Z, third direction.
  • Two-dimensional (2D) materials are materials with a thickness of only one or a few atoms and a two-dimensional structure.
  • the most well-known 2D material is graphene, while other common 2D materials include boron nitrides and transition metal dichalcogenides.
  • 2D materials possess many excellent properties; for example, graphene is an excellent conductor of electricity, allowing electrons to move freely within it and exhibiting extremely high conductivity.
  • 2D materials are only one or a few atoms thick, they can be fabricated into thin and lightweight materials, making them suitable for applications such as flexible electronic devices.
  • Two-dimensional materials have shown great application potential in many fields due to their unique layered structure and microscopic shape.
  • the high-quality, large-area production of two-dimensional materials remains a major challenge, hindering their practical application.
  • the material preparation method includes:
  • a preliminary material 20 is formed on the first substrate 10.
  • the preliminary material 20 has a size a in the first direction X, 10 ⁇ m ⁇ a ⁇ 1cm, a size b in the second direction Y, 10 ⁇ m ⁇ b ⁇ 1cm, and a size c in the third direction Z, 1nm ⁇ c ⁇ 100 ⁇ m.
  • the first direction X, the second direction Y and the third direction Z intersect each other.
  • the initial material 20 in the material preparation method provided in this application embodiment can be the original state of the material to be prepared, or it can be the state formed after the material to be prepared has undergone specific processes.
  • the initial material 20 in this application embodiment can be a two-dimensional material film used in the preparation of flexible electronic devices or optoelectronic devices; or, the initial material 20 can also be a photoresist used in microelectronics manufacturing; or, the initial material 20 can also be a biological sample used in biomedical research, such as cells, proteins, etc.
  • the size of the initial material 20 in the first direction X is between 10 micrometers and 1 centimeter
  • the size in the second direction Y is between 10 micrometers and 1 centimeter
  • the size in the third direction Z is between 1 nanometer and 100 micrometers
  • the first direction X is either the length direction or the width direction
  • the second direction Y is either the length direction or the width direction
  • the third direction Z is the thickness direction.
  • a two-dimensional material is used as an example to describe the material preparation method provided in this application embodiment.
  • a preliminary material 20 is formed on a first substrate 10.
  • the first substrate 10 should be understood as the supporting structure for the preliminary material 20, and the preliminary material 20 is typically irregularly shaped when projected onto the third direction Z.
  • a two-dimensional material can be grown on the first substrate 10 using chemical vapor deposition (CVD) technology to form the preliminary material 20.
  • CVD chemical vapor deposition
  • a pre-prepared two-dimensional material can be transferred to the first substrate 10 to form the preliminary material 20.
  • the two-dimensional material used as the preliminary material 20 should be a high-quality two-dimensional material, meaning it should not contain contaminants, impurities, or grain boundary defects.
  • a raw substrate of two-dimensional material is provided, and the initial material 20 is prepared based on the raw substrate.
  • the initial material 20 is prepared based on the raw substrate.
  • graphene as an example, low-dimensional irregularly shaped graphene sheets are prepared from high-quality graphite blocks by physical exfoliation. This involves attaching the graphite block to a low-adhesion adhesive tape and obtaining single-layer or multi-layer graphene sheets through multiple exfoliations. The exfoliated graphene sheets are then transferred to the first substrate 10 to form the initial material 20 on the first substrate 10.
  • the first substrate 10 is a silicon dioxide wafer fabricated by a thermal oxidation method, with a silicon dioxide thickness between 260 nanometers and 300 nanometers.
  • the first substrate 10 can form a color difference with the two-dimensional material to facilitate easy observation of the two-dimensional material film formed thereon under an optical microscope. That is, in one embodiment, the color of the first substrate 10 is different from the color of the initial material 20 so that the initial material 20 can be clearly distinguished when it is on the first substrate 10, thereby facilitating easy observation of the initial material 20 on the first substrate 10 under an optical microscope.
  • the initial material 20 is patterned to form a plurality of shaped sub-materials 21.
  • the irregularly shaped initial material 20 is patterned to form a plurality of shaped sub-materials 21 on the first substrate 10.
  • the initial material 20 is laser-cut using laser cutting technology to complete the patterning process of the initial material 20, thereby forming a plurality of shaped sub-materials 21 on the first substrate 10.
  • the initial material 20 is patterned using photolithography and etching techniques to form a plurality of shaped sub-materials 21 on the first substrate 10.
  • the shaped sub-materials 21 formed after patterning are partially regular in shape, and the shape of the shaped sub-materials 21 depends on the pattern used in the patterning process of the initial material 20. For example, if a square is used in the patterning process of the initial material 20, then the molding sub-material 21 inside the initial material 20 is a square, and part of the edge of the molding sub-material 21 at the edge of the initial material 20 is the edge of the square, and part of the edge is consistent with the edge of the initial material 20.
  • multiple target sub-materials 22 that meet the first preset conditions are picked up from multiple molding sub-materials 21.
  • a specific transfer structure 40 is used to pick up multiple molding sub-materials 21 on the first substrate 10, thereby separating the molding sub-materials 21 from the first substrate 10.
  • the molding sub-materials 21 that meet the first preset conditions are referred to as target sub-materials 22, and the transfer structure 40 transfers the target sub-materials 22.
  • the transfer structure 40 only changes the position of the target sub-materials 22 and does not change the other properties of the target sub-materials 22.
  • the target sub-materials 22 and the molding sub-materials 21 are the same material. It is only because some specific molding sub-materials 21 meet the first preset conditions that some specific molding sub-materials 21 are named target sub-materials 22, so as to distinguish between molding sub-materials 21 that meet the first preset conditions and those that do not meet the first preset conditions.
  • the first preset condition may be a positional condition, whereby the transfer structure 40 picks up the molding sub-material 21 located at a specific position on the first substrate 10.
  • the first preset condition may be a shape condition, whereby the transfer structure 40 picks up the molding sub-material 21 conforming to a specific shape on the first substrate 10.
  • different molding sub-materials 21 become target sub-materials 22, and the transfer structure 40 picks up the target sub-materials 22.
  • multiple target sub-materials 22 are transferred to different preset positions on the second substrate 30, so that a portion of the molded sub-materials 21 are transferred to the second substrate 30.
  • the transfer structure 40 transfers the target sub-materials 22 to the second substrate 30, and the target sub-materials 22 are no longer in contact with the transfer structure 40.
  • the second substrate 30 also serves as a support structure for the target sub-materials 22, and different target sub-materials 22 are located at different positions on the second substrate 30.
  • the positions of different target sub-materials 22 on the second substrate 30 are preset so that specific target sub-materials 22 are located at specific positions on the second substrate 30.
  • the transfer of a portion of the molded sub-materials 21 from the first substrate 10 to the second substrate 30 achieves the repositioning of multiple molded sub-materials 21, thereby completing the fabrication of a two-dimensional material on the second substrate 30, facilitating the subsequent fabrication of related devices.
  • the second substrate 30 is made of a flexible material, such as polydimethylsiloxane or polyimide; in another embodiment, the second substrate 30 is made of a rigid material, such as silicon wafer or glass. Using different materials for the second substrate 30 facilitates subsequent fabrication of different devices from the two-dimensional material arrays on the second substrate 30 as needed.
  • the pickup and transfer of the target sub-material 22 is based on digital transfer technology, which includes micro-transfer technologies such as selective pickup and placement, laser selective release, classical adsorption transfer, and fluid self-assembly that can achieve digital transfer/assembly.
  • Digital technology can selectively transfer any selected group of devices. Taking selective pickup and placement as an example, the transfer structure 40 makes full contact with the first substrate 10 and the formed sub-material 21 on the first substrate 10, picking up the target sub-material 22 that meets the first preset conditions. Then, the transfer structure 40 with the picked-up target sub-material 22 makes full contact with the second substrate 30, releasing the target sub-material 22 onto the second substrate 30.
  • the transfer structure 40 includes multiple arrayed transfer regions, each corresponding to a single target sub-material 22.
  • the viscosity of each transfer region is individually adjustable; the viscosity of the transfer region when picking up the target sub-material 22 is greater than the viscosity when releasing the target sub-material 22.
  • the factor that changes the viscosity of the transfer region is the light intensity.
  • the area formed by the common outer contour boundary line of the plurality of molding sub-materials 21 on the second substrate 30 is greater than the area formed by the common outer contour boundary line of the plurality of molding sub-materials 21 on the first substrate 10.
  • a preliminary material 20, serving as a two-dimensional material sample is formed on a first substrate 10.
  • the preliminary material 20 can be a high-quality small piece of two-dimensional material peeled off from the original substrate.
  • the preliminary material 20 is patterned to form multiple molded sub-materials 21, that is, the high-quality small piece of two-dimensional material is patterned to divide the high-quality small piece of two-dimensional material into multiple molded sub-materials 21 with smaller areas.
  • multiple target sub-materials 22 that meet a first preset condition are selected from the multiple molded sub-materials 21.
  • the first preset condition can be set as a quality condition, selecting the molded sub-material 21 with better quality from the multiple smaller molded sub-materials 21 as the target sub-material 22, or the first preset condition can be set as a shape condition, selecting the molded sub-material 21 with a regular shape from the multiple smaller molded sub-materials 21 as the target sub-material 22.
  • the multiple target sub-materials 22 are transferred to different preset positions on the second substrate 30. This means that each target sub-material 22 is already a high-quality or regularly shaped portion of its corresponding small two-dimensional material, thus meeting the high-quality requirements of two-dimensional materials.
  • the area formed by the common outer contour boundary line of the multiple shaped sub-materials 21 on the second substrate 30 can be set to be larger than the area formed by the common outer contour boundary line of the multiple shaped sub-materials 21 on the first substrate 10, thereby achieving large-area fabrication of two-dimensional materials.
  • the boundary area of the two-dimensional material is expanded, balancing high quality and large area in the fabrication process.
  • this method ensures the consistency and performance reliability of the two-dimensional material and reduces the fabrication cost when fabricating large-area two-dimensional materials.
  • the material preparation method provided in this application has wide applicability and can handle various types of materials, improving the flexibility of the preparation method.
  • the projection of the target sub-material 22 on the third direction Z is one of a circle, a triangle, a parallelogram, and other regular polygons.
  • the initial material 20 is patterned to form multiple shaped sub-materials 21.
  • a mask is used to pattern the initial material 20 so that its projection onto the third direction Z is a circle, triangle, parallelogram, or other regular polygon.
  • multiple target sub-materials 22 from the multiple shaped sub-materials 21 that satisfy a first preset condition are selected.
  • the projection of the target sub-material 22 onto the third direction Z is a circle, triangle, parallelogram, or other regular polygon.
  • the first preset condition is set to the target sub-material 22 projecting onto the third direction Z as a circle, or the target sub-material 22 projecting onto the third direction Z as a triangle, or the target sub-material 22 projecting onto the third direction Z as a parallelogram, or the target sub-material 22 projecting onto the third direction Z as a square.
  • a preliminary material 20 is formed on the first substrate 10.
  • some shaped sub-materials 21 have a triangular projection in the third direction Z
  • some shaped sub-materials 21 have a circular projection in the third direction Z.
  • the first preset condition can be set to pick up the shaped sub-materials 21 with a circular projection in the third direction Z to complete the picking of the target sub-material 22.
  • multiple preliminary materials 20 are formed on the first substrate 10, and each preliminary material 20 forms a group of shaped sub-materials 21.
  • One group of shaped sub-materials 21 has a triangular projection in the third direction Z, and another group of shaped sub-materials 21 has a circular projection in the third direction Z.
  • the first preset condition can be set to pick up the shaped sub-materials 21 with a circular projection in the third direction Z to complete the picking of the target sub-material 22.
  • the target sub-material 22 has a relatively regular shape compared to the preliminary material 20, which can better utilize the performance of two-dimensional materials in subsequent manufactured related devices and improve the performance of related devices.
  • a mask with a single molding pattern is used to pattern the initial material 20. Therefore, for molded sub-materials 21 located relative to the center of the initial material 20, a complete molding pattern can be formed, while for molded sub-materials 21 located relative to the edge of the initial material 20, a complete molding pattern cannot be formed.
  • S103 among the multiple molded sub-materials 21, multiple target sub-materials 22 that satisfy a first preset condition are picked up. Different target sub-materials 22 project the same direction Z, meaning that molded sub-materials 21 that form complete molding patterns are picked up.
  • a mask with multiple molding patterns is used to pattern the initial material 20. Some of the molded sub-materials 21 form one molding pattern, and some form another. Then, in S103, multiple target sub-materials 22 that satisfy a first preset condition are picked from the multiple molded sub-materials 21. Different target sub-materials 22 project the same onto the third direction Z, meaning that molded sub-materials 21 forming a certain molding pattern are picked.
  • a portion of the molded sub-materials 21 are picked up as target sub-materials 22; in S104, during the process of transferring the multiple target sub-materials 22 to different preset positions on the second substrate 30, all target sub-materials 22 are selected and transferred to the second substrate 30.
  • the transfer structure 40 After the first preset condition is set, not all the molded sub-materials 21 meet the first preset condition.
  • the transfer structure 40 will pick up some of the molded sub-materials 21 as target sub-materials 22, so that some of the molded sub-materials 21 detach from the first substrate 10, while some of the molded sub-materials 21 remain on the first substrate 10.
  • the transfer structure 40 will release all the picked-up target sub-materials 22 at the same time, so that all the target sub-materials 22 on the transfer structure 40 are transferred to the second substrate 30.
  • all the molded sub-materials 21 are picked up as target sub-materials 22; in S104, during the process of transferring the multiple target sub-materials 22 to different preset positions on the second substrate 30, some target sub-materials 22 are selected and transferred to the second substrate 30.
  • the transfer structure 40 After the first preset condition is set, all the molding sub-materials 21 meet the first preset condition. In S103, among the multiple molding sub-materials 21 that meet the first preset condition, the transfer structure 40 will pick up all the molding sub-materials 21 as target sub-materials 22, so that all the molding sub-materials 21 are detached from the first substrate 10. In S104, during the process of transferring the multiple target sub-materials 22 to different preset positions on the second substrate 30, the transfer structure 40 releases the target sub-materials 22 that meet the second preset condition, so that some of the target sub-materials 22 on the transfer structure 40 are transferred to the second substrate 30.
  • some molded sub-materials 21 have a circular projection on the third direction Z, some have a square projection on the third direction Z, and some have a regular or irregular shape.
  • the transfer structure 40 picks up all the molded sub-materials 21, and the second preset condition is set to release the target sub-materials 22 that project as squares on the third direction Z, transferring the target sub-materials 22 that satisfy the second preset condition to the second substrate 30.
  • the first substrate 10 and the second substrate 30 can be the same substrate, that is, after the transfer structure 40 picks up all the molded sub-materials 21 on the first substrate 10, it selectively releases the target sub-materials 22 that satisfy the second preset condition to the first substrate 10 according to the setting of the second preset condition.
  • the target sub-material 22 includes a first target sub-material 22 and a second target sub-material 22.
  • the process of transferring the plurality of target sub-materials 22 to different preset positions on the second substrate 30 includes:
  • the target sub-material 22 includes a first target sub-material 22 and a second target sub-material 22.
  • the process of transferring multiple target sub-materials 22 to different preset positions on the second substrate 30 includes: S1041, transferring the first target sub-material 22 to the first preset position; S1042, rotating the second target sub-material 22 and transferring it to the first preset position, wherein the orthographic projection portion of the second target sub-material 22 on the second substrate 30 is located outside the orthographic projection of the first target sub-material 22 on the second substrate 30.
  • the transfer structure 40 first transfers the first target sub-material 22 to the first preset position, and then the transfer structure 40 drives the second target sub-material 22 to rotate by a specific angle and transfers the second target sub-material 22 to the first preset position where the first target sub-material 22 has already been formed, so that the second target sub-material 22 and the first target sub-material 22 partially overlap.
  • the rotation and transfer actions of the second target sub-material 22 are not set sequentially.
  • the second target sub-material 22 is first rotated by a specific angle, and then transferred to the first preset position after the rotation is completed; or the second target sub-material 22 is first transferred to the first preset position, and then rotated by a specific angle; or the rotation and transfer actions are interleaved to adjust the relative positional relationship between the second target sub-material 22 and the first target sub-material 22.
  • the projection shape of the first target sub-material 22 in the third direction Z can be the same as the projection shape of the second target sub-material 22 in the third direction Z.
  • the second target sub-material 22 and the first target sub-material 22 are both in a first preset position, the second target sub-material 22 rotates at a specific angle, such that the orthographic projection of the second target sub-material 22 on the second substrate 30 is outside the orthographic projection of the first target sub-material 22 on the second substrate 30.
  • the projection shape of the first target sub-material 22 in the third direction Z can be different from the projection shape of the second target sub-material 22 in the third direction Z.
  • the orthographic projection of the second target sub-material 22 on the second substrate 30 is outside the orthographic projection of the first target sub-material 22 on the second substrate 30.
  • Rotating the second target sub-material 22 at a specific angle further forms a multi-layered, specific corner structure.
  • At least some of the target sub-materials 22 are arranged side by side along the fourth direction.
  • at least some of the target sub-materials 22 are arranged side by side along the fifth direction.
  • at least some of the target sub-materials 22 are arranged side by side along the fourth direction, and the remaining at least some of the target sub-materials 22 are arranged side by side along the fifth direction, wherein the fourth and fifth directions intersect and are both parallel to the plane of the second substrate 30.
  • the fourth direction is a straight line direction, and the multiple target sub-materials 22 are spaced apart along this straight line on the second substrate 30.
  • the fourth direction can be the same as either the first direction X or the second direction Y.
  • the fifth direction is a straight line direction, and the plurality of target sub-materials 22 are spaced apart along this straight line on the second substrate 30.
  • the fifth direction may be the same as either the first direction X or the second direction Y.
  • the target sub-materials 22 are arranged side-by-side along a fourth direction, and the remaining at least some of the target sub-materials 22 are arranged side-by-side along a fifth direction.
  • the fourth and fifth directions intersect and are both parallel to the plane of the second substrate 30.
  • the fourth and fifth directions are two different linear directions, and the plurality of target sub-materials 22 form an array arrangement in both directions on the second substrate 30.
  • the fourth and fifth directions can be perpendicular to each other, and the plurality of target sub-materials 22 form a rectangular array arrangement on the second substrate 30.
  • At least some of the target sub-materials 22 are spaced apart from each other according to a preset pattern.
  • Technicians can pre-design the pattern formed by the target sub-materials 22 on the second substrate 30. That is, during S104, when transferring multiple target sub-materials 22 to different preset positions on the second substrate 30, at least some of the target sub-materials 22 are spaced apart according to the preset pattern. Further, the steps of S103, picking up multiple target sub-materials 22 from multiple molded sub-materials 21 that meet the first preset condition, and S104, transferring multiple target sub-materials 22 to different preset positions on the second substrate 30, can be repeated multiple times to obtain the desired array and arrangement of target sub-materials 22 on the second substrate 30.
  • the process of forming the initial material 20 on the first substrate 10 in S101 includes: S1011, forming an elastic layer on the first substrate 10;
  • the initial material 20 is formed on the side of the elastic layer away from the first substrate 10.
  • an elastic layer can be formed on the first substrate 10 first, and then the initial material 20 can be formed on the side of the elastic layer facing away from the first substrate 10. This is equivalent to the elastic layer providing further support for the initial material 20 and providing a certain buffering effect, ensuring that the transfer structure 40 picks up the target sub-material 22.
  • the elastic layer can be made of silicone, and its thickness can be between 80 micrometers and 120 micrometers, for example, 100 micrometers.
  • the process of forming the initial material 20 on the first substrate 10 in S101 includes: S1011, forming an adhesive layer on the first substrate 10;
  • the initial material 20 is formed on the side of the adhesive layer away from the first substrate 10.
  • an adhesive layer can be formed on the first substrate 10 first, and then the initial material 20 can be formed on the side of the adhesive layer facing away from the first substrate 10.
  • the adhesive layer can be made of polydimethylsiloxane, and the thickness of the elastic layer can be between 80 micrometers and 120 micrometers, for example, 100 micrometers.
  • the elastic layer and the adhesive layer can be the same layer, which is made of silicone or polydimethylsiloxane, and the thickness of the layer can be between 80 micrometers and 120 micrometers, for example, 100 micrometers.
  • the plurality of molded sub-materials 21 are arranged in a first array on the first substrate 10; in S104, during the process of transferring the plurality of target sub-materials 22 to different preset positions on the second substrate 30, the plurality of target sub-materials 22 are arranged in a second array on the second substrate 30; the second array is different from the first array.
  • the multiple molded sub-materials 21 are arranged in a first array on the first substrate 10.
  • the first array can be a circular array or a linear array.
  • the multiple target sub-materials 22 are arranged in a second array on the second substrate 30, and the second array is different from the first array.
  • the second array can be a rectangular array.
  • the initial material 20 is patterned to form a plurality of molded sub-materials 21, including:
  • a protective layer 11 is formed on the side of the initial material 20 away from the first substrate 10. The portion of the initial material 20 that is projected onto the first substrate 10 is located within the projection of the protective layer 11 onto the first substrate 10, and the portion that is projected onto the first substrate 10 is located outside the projection of the protective layer 11 onto the first substrate 10.
  • a protective layer 11 is first formed on the side of the initial material 20 facing away from the first substrate 10.
  • a portion of the initial material 20's orthogonal projection onto the first substrate 10 lies inside the orthogonal projection of the protective layer 11 onto the first substrate 10, and a portion lies outside the orthogonal projection of the protective layer 11 onto the first substrate 10.
  • the protective layer 11 forms spaced areas that can protect a portion of the initial material 20.
  • the portion of the initial material 20 not covered by the protective layer 11 is removed; that is, the portion of the initial material 20 not protected by the protective layer 11 is removed, and the portion of the initial material 20 protected by the protective layer 11 forms the molding sub-materials 21.
  • the molding sub-materials 21 formed by the above steps are spaced apart on the first substrate 10. That is, a certain gap is formed between multiple molding sub-materials 21.
  • the transfer structure 40 selectively picks up a certain molding sub-material 21, the presence of the gap can reduce the influence on the surrounding adjacent molding sub-materials 21, thereby reducing the influence of the surrounding molding sub-materials 21 on the target sub-material 22, so as to facilitate the pick-up of the target sub-material 22 by the transfer structure 40.
  • a layer of photoresist is uniformly coated as a protective layer 11 on the first substrate 10 where the initial material 20 has already been formed.
  • the photoresist can be a PMMA series or an AZ series photoresist.
  • a pattern is formed on the photoresist, so that some of the initial material 20 is protected by the photoresist, while some of the initial material 20 is not.
  • the initial material 20 not protected by the photoresist is removed using dry etching or wet etching to form discretely distributed molded sub-materials 21 on the first substrate 10.
  • plasma etching techniques such as reactive ion etching
  • reactive ion etching can be used to remove the portion of the nascent material 20 not protected by photoresist, thereby patterning the nascent material 20.
  • wet etching to remove the unprotected nascent material 20
  • chemical etching can be used without damaging the nascent material 20, by immersing the first substrate 10 in a chemical solution to remove the portion of the nascent material 20 not protected by photoresist.
  • S102, patterning the initial material 20 to form a plurality of molded sub-materials 21, further includes S1022, removing the protective layer 11 on the molded sub-materials 21.
  • the protective layer 11 as photoresist as an example, after obtaining the molded sub-materials 21, the photoresist is located on the side of the molded sub-materials 21 away from the first substrate 10, and can be removed cleanly using solvents such as acetone, isopropanol, and deionized water.
  • the step of removing the protective layer 11 on the molded sub-material 21 occurs after step S104, where multiple target sub-materials 22 are transferred to different preset positions on the second substrate 30, so that some of the molded sub-materials 21 are transferred to the second substrate 30. That is, the photoresist serving as the protective layer 11 can be removed after the transfer of the molded sub-materials 21 is complete.
  • the protective layer 11 is transferred together with the target sub-materials 22, and the protective layer 11 can also provide a certain degree of protection for the target sub-materials 22 during the transfer process.
  • step S105 further includes performing subsequent processing on the second substrate 30 and the target sub-materials 22.
  • some protective layer 11 material, carrier material, or some contaminants may inevitably remain. These can be removed by high-temperature burning in a furnace exceeding 600°C, wet etching using solvents such as acetone or photoresist stripper, or plasma etching technology.
  • the transfer structure 40 when picking up multiple target sub-materials 22 from multiple molded sub-materials 21 that meet the first preset condition, the transfer structure 40 is arranged in contact with the molded sub-materials 21 to complete the picking action. In another embodiment, in S103, when picking up multiple target sub-materials 22 from multiple molded sub-materials 21 that meet the first preset condition, the transfer structure 40 may not be in contact with the molded sub-materials 21, and the target sub-materials 22 may be attracted by electrostatic force.
  • inventions of this application provide a device structure, which includes the target sub-material 22 in the above-described material preparation method.
  • the target sub-material 22 includes a two-dimensional material.
  • the two-dimensional material can be one or more of graphene, boron nitride, transition metal chalcogenides, and tellurides.

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Abstract

提供了一种材料制备方法及器件结构，制备方法包括：在第一衬底（10）上形成初态材料（20）；图案化处理初态材料以形成多个成型子材料（21）；拾取多个成型子材料（21）中满足第一预设条件的多个目标子材料（22）；将多个目标子材料（22）转移至第二衬底（30）上的不同预设位置处，以使部分成型子材料转移至第二衬底（30）上。制备方法能够在二维材料制备过程中兼顾二维材料在制备过程中的高质量和大面积，保证二维材料的一致性和性能可靠性，降低大面积制备二维材料时的制备成本。

Description

材料制备方法及器件结构
优先权信息
本申请请求2024年06月11日向中国国家知识产权局提交的、专利申请号为202410748834.4的专利申请的优先权和权益，并且通过参照将其全文并入此处。
技术领域
本申请涉及片状材料制备技术领域，尤其涉及一种材料制备方法及器件结构。
背景技术
二维材料是指厚度只有一个原子或几个原子的材料，具有二维结构。最著名的二维材料是石墨烯，其他常见的二维材料包括硼氮化物、过渡金属二硫化物等。二维材料具有许多优异的性能，例如，石墨烯是一种优异的导电材料，电子在其中可以自由移动，具有极高的电导率。此外，由于二维材料厚度只有一个原子或几个原子，可以制备出轻薄的材料，适用于柔性电子设备等领域。
二维材料因其独特的层状结构和微观形状，在诸多领域都展现了巨大的应用潜力，然而，对于二维材料的高质量、大面积的生产制备，依然是一个重大的挑战，阻碍了二维材料的实际应用。
公开内容
本申请实施例提供的材料制备方法中，能够在二维材料制备过程中兼顾二维材料在制备过程中的高质量和大面积，同时，该方法能够保证二维材料的一致性和性能可靠性，降低了大面积制备二维材料时的制备成本。
第一方面，本申请实施例提供了一种材料制备方法，包括：
在第一衬底上形成初态材料，所述初态材料在第一方向上的尺寸为a，10μm≤a≤1cm，在第二方向上的尺寸为b，10μm≤b≤1cm，在第三方向上的尺寸为c，1nm≤c≤100μm，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向两两相交；
图案化处理所述初态材料以形成多个成型子材料；
拾取多个所述成型子材料中满足第一预设条件的多个目标子材料；
将多个所述目标子材料转移至第二衬底的不同预设位置处，以使部分所述成型子材料转移至所述第二衬底上。
在一些实施例中，在拾取多个所述成型子材料中满足第一预设条件的多个目标子材料中，所述目标子材料在所述第三方向上的投影呈圆形、三角形、平行四边形以及其他正多边形中的一者。
在一些实施例中，不同所述目标子材料在所述第三方向上的投影相同。
在一些实施例中，在拾取所述多个成型子材料中满足第一预设条件的多个目标子材料中，拾取部分所述成型子材料作为所述目标子材料；
在将多个所述目标子材料转移至第二衬底的不同预设位置处中，选择全部所述目标子材料转移至所述第二衬底上。
在一些实施例中，在拾取所述多个成型子材料中满足第一预设条件的多个目标子材料中，拾取全部所述成型子材料作为所述目标子材料；
在将多个所述目标子材料转移至第二衬底的不同预设位置处中，选择部分所述目标子材料转移至所述第二衬底上。
在一些实施例中，所述多个目标子材料包括第一目标子材料和第二目标子材料，所述将所述多个目标子材料转移至第二衬底的不同预设位置处中，包括：
将所述第一目标子材料转移至第一预设位置处；
转动所述第二目标子材料并转移至所述第一预设位置处，所述第二目标子材料在所述第二衬底上的正投影部分位于所述第一目标子材料在所述第二衬底上的正投影外。
在一些实施例中，在将所述多个目标子材料转移至第二衬底的不同预设位置中，将至少部分所述目标子材料沿第四方向并排设置。
在一些实施例中，将至少部分所述目标子材料沿第五方向并排设置，所述第四方向与所述第五方向相交且均平行于所述第二衬底所在平面。
在一些实施例中，将至少部分所述目标子材料按照预设图案彼此间隔设置。
在一些实施例中，在第一衬底上形成初态材料中包括：
在所述第一衬底上形成弹性层；
将所述初态材料形成于所述弹性层背离所述第一衬底的侧面上。
在一些实施例中，在第一衬底上形成初态材料中包括：
在所述第一衬底上形成粘性层；
将所述初态材料形成于所述粘性层背离所述第一衬底的侧面上。
在一些实施例中，在图案化处理所述初态材料以形成多个成型子材料中，多个所述成型子材料在所述第一衬底上以第一阵列排列设置；
在将多个所述目标子材料转移至第二衬底的不同预设位置处中，多个所述目标子材料在所述第二衬底上以第二阵列排列设置；
所述第二阵列与所述第一阵列不同。
在一些实施例中，在图案化处理所述初态材料以形成多个成型子材料中，包括：
在所述初态材料背离所述第一衬底的一侧形成保护层，所述初态材料在所述第一衬底上的正投影部分位于所述保护层在所述第一衬底上的正投影内，部分位于所述保护层在所述第一衬底上的正投影外；
去除所述初态材料中未被所述保护层覆盖的部分结构，以形成所述成型子材料。
第二方面，本申请实施例提供了一种器件结构，所述器件结构包括上述的材料制备方法中的所述目标子材料，所述目标子材料包括二维材料。
根据本申请提供的材料制备方法，在本申请实施例提供的材料制备方法中，以二维材料的制备为例，首先在第一衬底上形成作为二维材料样本的初态材料，初态材料可以是从原始衬底上剥离的高质量的小片二维材料。其次，图案化处理初态材料以形成多个成型子材料，也就是说，对高质量的小片二维材料进行图案化处理，以将高质量的小片二维材料分割为多个面积更小的成型子材料。之后，拾取多个成型子材料中满足第一预设条件的多个目标子材料，其中，第一预设条件可设置为关于质量的条件，将多个面积更小的成型子材料中的质量较好的成型子材料作为目标子材料，或者第一预设条件设置为关于形状的条件，将多个面积更小的成型子材料中的形状规则的成型子材料作为目标子材料。最后，将多个目标子材料转移至第二衬底上的不同预设位置处，也就是说，对于多个目标子材料来说，已经是对应的小片二维材料中的高质量或者形状规则的部分，即能够满足二维材料的高质量要求。同时，对于多个成型子材料在第二衬底上的共同形成的外围轮廓边界线形成的面积可以设置为大于多个成型子材料在第一衬底上的共同形成的外围轮廓边界线形成的面积，便实现了二维材料的大面积制备。通过采取高质量的二维材料小片，之后将所选取的二维材料小片进行转移，扩大二维材料的边界面积，能够兼顾二维材料在制备过程中的高质量和大面积，同时，该方法能够保证二维材料的一致性和性能可靠性，降低了大面积制备二维材料时的制备成本。此外，本申请所提供的材料制备方法适用性广泛，能够处理多种类型的材料，提高了制备方法的灵活性。
附图说明
下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法的流程示意图；
图2为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中初态材料在第一衬底上的结构示意图；
图3为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中初态材料在第一衬底上的截面示意图；
图4为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中成型子材料在第一衬底上的结构示意图；
图5为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中成型子材料在第一衬底上的截面示意图；
图6为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中目标子材料转移过程中的结构示意图；
图7为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中目标子材料转移过程中的截面示意图；
图8为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中部分目标子材料在第二衬底上的结构示意图；
图9为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中部分目标子材料在第二衬底上的截面示意图；
图10为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中全部目标子材料在第二衬底上的结构示意图；
图11为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中全部目标子材料在第二衬底上的截面示意图；
图12为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中初态材料和保护层在第一衬底上的结构示意图；
图13为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中初态材料和保护层在第一衬底上的截面示意图；
图14为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中保护层在第一衬底上图案化的截面示意图；
图15为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中保护层和成型子材料在第一衬底上图案化的截面示意图；
图16为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中成型子材料和转移结构在第一衬底上的结构示意图；
图17为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中成型子材料和转移结构在第一衬底上的截面示意图；
图18为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中目标子材料和转移结构在第二衬底上的结构示意图；
图19为本申请一些实施例提供的一种材料制备方法中目标子材料和转移结构在第二衬底上的截面示意图。
标记说明：
10、第一衬底；11、保护层；
20、初态材料；21、成型子材料；22、目标子材料；
30、第二衬底；
40、转移结构；
X、第一方向；Y、第二方向；Z、第三方向。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
二维材料是指厚度只有一个原子或几个原子的材料，具有二维结构。最著名的二维材料是石墨烯，其他常见的二维材料包括硼氮化物、过渡金属二硫化物等。二维材料具有许多优异的性能，例如，石墨烯是一种优异的导电材料，电子在其中可以自由移动，具有极高的电导率。此外，由于二维材料厚度只有一个原子或几个原子，可以制备出轻薄的材料，适用于柔性电子设备等领域。
二维材料因其独特的层状结构和微观形状，在诸多领域都展现了巨大的应用潜力，然而，对于二维材料的高质量、大面积的生产制备，依然是一个重大的挑战，阻碍了二维材料的实际应用。
鉴于此，第一方面，请参阅图1至图19，本申请实施例提供了一种材料制备方法，请参阅图1，该材料制备方法包括：
S101、在第一衬底10上形成初态材料20，初态材料20在第一方向X上的尺寸为a，10μm≤a≤1cm，在第二方向Y上的尺寸为b，10μm≤b≤1cm，在第三方向Z上的尺寸为c，1nm≤c≤100μm，第一方向X、第二方向Y和第三方向Z之间两两相交；
S102、图案化处理初态材料20以形成多个成型子材料21；
S103、拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22；
S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处，以使部分成型子材料21转移至第二衬底30上。
本申请实施例提供的材料制备方法中的初态材料20可以是待制备材料的原始状态，也可以是待制备材料经过特定的工序后形成的状态。本申请实施例中的初态材料20可以是在制备柔性电子器件或者光电子器件的时用到的二维材料薄膜；或者，初态材料20还可以是在微电子制造过程中用到的光刻胶；再或者，初态材料20还可以是在生物医学研究中用到的生物样品，例如，细胞、蛋白质等。总之，在初态材料20的体积尺寸上，当初态材料20在第一方向X上的尺寸在10微米到1厘米之间，第二方向Y上的尺寸在10微米到1厘米之间，第三方向Z上的尺寸在1纳米到100微米之间时，就能够适用于本申请实施例提供的材料制备方法。第一方向X为长度方向或者宽度方向中的一者，第二方向Y为长度方向或者宽度方向中另一者，第三方向Z为厚度方向。为了便于表述和理解，以二维材料为例来描述本申请实施例提供的材料制备方法。
在本申请实施例提供的材料制备方法的S101中，请参阅图2和图3，在第一衬底10上形成初态材料20。其中，第一衬底10应当理解为初态材料20的承载结构，初态材料20在第三方向Z上投影通常为不规则形状。在一种实施例中，可以通过化学气象沉积技术(CVD技术)在第一衬底10上生长二维材料，从而在第一衬底10上形成初态材料20。在另一种实施例中，可以将提前制备好的二维材料转移至第一衬底10上，以在第一衬底10上形成初态材料20。其中，作为初态材料20的二维材料应当为高质量的二维材料，即作为初态材料20的二维材料不宜存在污染物、杂质或存在晶界缺陷。
示例性地，在S101、在第一衬底10上形成初态材料20之前，提供二维材料的原始衬底，并基于原始衬底制备初态材料20。将二维材料以石墨烯为例，通过物理剥离方法从高质量的石墨块上制备低维的形状不规则的石墨烯薄片，将是石墨块贴附于粘性较低的胶带上，通过多次剥离来获得单层或者多层的石墨烯薄片，然后将剥离得到的石墨烯薄片转移到第一衬底10上，以实现在第一衬底10上形成初态材料20。
可选地，第一衬底10为通过热氧法制作的二氧化硅晶圆，二氧化硅的厚度在260纳米到300纳米之间。第一衬底10可与二维材料形成颜色差异，以便于技术人员在光学显微镜下轻松观察到其上形成的二维材料薄膜。也就是说，在一种实施例中，第一衬底10的颜色与初态材料20的颜色不同，以使初态材料20处于第一衬底10上时能够明显区分，从而便于技术人员在光学显微镜下轻松观察到第一衬底10上的初态材料20。
在本申请实施例提供的材料制备方法的S102中，请参阅图4和图5，对初态材料20进行图案化处理以使初态材料20形成多个成型子材料21。在该步骤中，将形状不规则的初态材料20进行图案化处理，以使第一衬底10上形成多个成型子材料21。在一种实施例中，利用激光切割技术对初态材料20进行激光切割，以完成对初态材料20的图案化处理，从而在第一衬底10上形成多个成型子材料21。在另一种实施例中，利用光刻和刻蚀的技术对初态材料20进行图案化处理，从而在第一衬底10上形成多个成型子材料21。经过图案化处理形成的成型子材料21部分为规则形状，对于成型子材料21的形状取决于对初态材料20进行图案化处理过程中使用的何种图案。示例性地，对初态材料20进行图案化处理过程中使用正方形，则处于初态材料20内部的成型子材料21为正方形，处于初态材料20边缘处的成型子材料21的部分边缘是正方形的边缘，部分边缘与初态材料20的边缘一致。
在本申请实施例提供的材料制备方法的S103中，请参阅图6和图7，拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22。应当理解的是在该步骤中，利用特定的转移结构40，对第一衬底10上的多个成型子材料21进行拾取，从而使成型子材料21与第一衬底10之间脱离，对于符合第一预设条件的成型子材料21称为目标子材料22，转移结构40对目标子材料22进行转移。在转移结构40对目标子材料22转移过程中，转移结构40仅对目标子材料22的位置进行改变，并不改变目标子材料22的其余特性，因此，在本申请实施例中，目标子材料22与成型子材料21为相同的材料，只是由于某些特定的成型子材料21满足第一预设条件，而将某些特定的成型子材料21命名为目标子材料22，以便于对符合第一预设条件和不符合第一预设条件的成型子材料21进行区分。
对于第一预设条件的设定，在一种实施例中，第一预设条件可以是关于位置条件的设置，转移结构40对第一衬底10上处于特定位置的成型子材料21进行拾取。在另一种实施例中，第一预设条件可以是关于形状条件的设置，转移结构40对第一衬底10上符合特定形状的成型子材料21进行拾取。对于第一预设条件的设定的具体内容不同，不同的成型子材料21成为目标子材料22，转移结构40对目标子材料22进行拾取。
在本申请实施例提供的材料制备方法的S104中，请参阅图8至图11，将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处，以使部分成型子材料21转移至第二衬底30上。应当理解的是，在该步骤中，转移结构40将目标子材料22转移至第二衬底30处，目标子材料22与转移结构40之间脱离接触，将目标子材料22转移至第二衬底30上，第二衬底30也是作为目标子材料22的承载结构，不同的目标子材料22在第二衬底30上处于不同的位置。且，对于不同的目标子材料22在第二衬底30上位置进行预先设定，以使特定的目标子材料22在第二衬底30上处于特定的位置。至此，对于第一衬底10上的部分成型子材料21转移至第二衬底30上，实现了对多个成型子材料21的重新设置，也就在第二衬底30上完成了二维材料的制备，以便于后续相关器件的制备。
对于第二衬底30的设置，在一种实施例中，第二衬底30的材质为柔性材料，示例性地，第二衬底30的材质可以是聚二甲硅氧烷或聚酰亚胺；在另一种实施例中，第二衬底30的材质为刚性材料，示例性地，第二衬底30的材质可以是硅片和玻璃。将第二衬底30设置为不同的材质以便于后续按需求进一步将第二衬底30上的二维材料阵列加工制作不同的器件。
在本申请实施例中，对于目标子材料22的拾取转移基于数字化转移技术，数字化转移技术包括选择性拾取放置技术、激光选择性释放技术、经典吸附转印技术和流体自组装技术等可以实现数字化转印/组装的微转印技术。数字化技术能够有选择性地转移任意选定的一组器件。以选择性拾取放置技术为例，转移结构40与第一衬底10和第一衬底10上成型子材料21充分接触，将满足第一预设条件的目标子材料22进行拾取。然后拾取有目标子材料22的转移结构40与第二衬底30进行充分接触，将目标子材料22释放至第二衬底30上。转移结构40上包括多个阵列分布的转移区，单个转移区与单个目标子材料22相互对应，单个转移区的粘性单独可调，转移区对于目标子材料22进行拾取时的粘性大于转移区对目标子材料22进行释放时的粘性。在一种实施例中，改变转移区的粘性的因素为光照强度。
在一种实施例中，多个成型子材料21在第二衬底30上的共同形成的外围轮廓边界线形成的面积大于多个成型子材料21在第一衬底10上的共同形成的外围轮廓边界线形成的面积。
在本申请实施例提供的材料制备方法中，以二维材料的制备为例，首先在第一衬底10上形成作为二维材料样本的初态材料20，初态材料20可以是从原始衬底上剥离的高质量的小片二维材料。其次，图案化处理初态材料20以形成多个成型子材料21，也就是说，对高质量的小片二维材料进行图案化处理，以将高质量的小片二维材料分割为多个面积更小的成型子材料21。之后，拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22，其中，第一预设条件可设置为关于质量的条件，将多个面积更小的成型子材料21中的质量较好的成型子材料21作为目标子材料22，或者第一预设条件设置为关于形状的条件，将多个面积更小的成型子材料21中的形状规则的成型子材料21作为目标子材料22。最后，将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处，也就是说，对于多个目标子材料22来说，已经是对应的小片二维材料中的高质量或者形状规则的部分，即能够满足二维材料的高质量要求。同时，对于多个成型子材料21在第二衬底30上的共同形成的外围轮廓边界线形成的面积可以设置为大于多个成型子材料21在第一衬底10上的共同形成的外围轮廓边界线形成的面积，便实现了二维材料的大面积制备。通过采取高质量的二维材料小片，之后将所选取的二维材料小片进行转移，扩大二维材料的边界面积，能够兼顾二维材料在制备过程中的高质量和大面积，同时，该方法能够保证二维材料的一致性和性能可靠性，降低了大面积制备二维材料时的制备成本。此外，本申请所提供的材料制备方法适用性广泛，能够处理多种类型的材料，提高了制备方法的灵活性。
在一种可行的实施方式中，在S103、拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22中，目标子材料22在第三方向Z上的投影呈圆形、三角形、平行四边形以及其他正多边形中的一者。
在S102、对初态材料20进行图案化处理以使初态材料20形成多个成型子材料21中，利用成型图案为在第三方向Z上的投影呈圆形、三角形、平行四边形以及其他正多边形中一者的掩模板对初态材料20图案化，随后在S103、拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22中，目标子材料22在第三方向Z上的投影呈圆形、三角形、平行四边形以及其他正多边形中的一者。即第一预设条件设置为特定目标子材料22在第三方向Z上投影呈圆形，或者第一预设条件设置为特定目标子材料22在第三方向Z上投影呈三角形，或者第一预设条件设置为特定目标子材料22在第三方向Z上投影呈平行四边形，或者第一预设条件设置为特定目标子材料22在第三方向Z上投影呈正方形。
可以理解的是，在一种实施例中，第一衬底10上形成一片初态材料20，在该片初态材料20形成的若干成型子材料21中，部分成型子材料21在第三方向Z上的投影为三角形，部分成型子材料21在第三方向Z上的投影为圆形。可以将第一预设条件设置为拾取在第三方向Z上的投影为圆形的成型子材料21，完成对目标子材料22的拾取。在另一种实施例中，第一衬底10上形成多片初态材料20，每片初态材料20形成一组成型子材料21，一组成型子材料21在第三方向Z上的投影为三角形，另一组成型子材料21在第三方向Z上的投影为圆形。可以将第一预设条件设置为拾取在第三方向Z上的投影为圆形的成型子材料21，完成对目标子材料22的拾取。目标子材料22相较于初态材料20具有相对规则的形状，在后续制造的相关器件中，能够更好的发挥二维材料的性能，提高相关器件的良性。
在一种可行的实施方式中，在S103、拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22中，不同目标子材料22在第三方向Z上的投影相同。
在一种实施例中，在S102、对初态材料20进行图案化处理以使初态材料20形成多个成型子材料21中，利用具有单一成型图案的掩模板对初态材料20图案化，则对于相对处于初态材料20中心部分能够形成完整成型图案的成型子材料21，相对处于初态材料20边缘部分的成型子材料21则无法形成完整的成型图案。随后在S103、拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22中，不同目标子材料22在第三方向Z上投影相同，即对形成完整的成型图案的成型子材料21进行拾取。
在一种实施例中，在S102、对初态材料20进行图案化处理以使初态材料20形成多个成型子材料21中，利用具有多种成型图案的掩模板对初态材料20图案化，则部分成型子材料21形成一种成型图案，部分成型子材料21形成另一种成型图案。随后在S103、拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22中，不同目标子材料22在第三方向Z上投影相同，即对形成某一种成型图案的成型子材料21进行拾取。
在一种可行的实施方式中，在S103、拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22中，拾取部分成型子材料21作为目标子材料22；在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处的过程中，选择全部目标子材料22转移至第二衬底30上。
在对第一预设条件设定完成之后，并非所有的成型子材料21均满足第一预设条件，在S103、拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22中，转移结构40将会拾取部分成型子材料21作为目标子材料22，使得部分成型子材料21脱离第一衬底10，部分成型子材料21依然留在第一衬底10上。在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处的过程中，转移结构40将拾取的全部目标子材料22同时释放，以使处于转移结构40上的全部的目标子材料22转移至第二衬底30上。
在一种可行的实施方式中，在S103、拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22中，拾取全部成型子材料21作为目标子材料22；在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处的过程中，选择部分目标子材料22转移至第二衬底30上。
在对第一预设条件设定完成之后，所有的成型子材料21均满足第一预设条件，在S103、拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22中，转移结构40将会拾取全部成型子材料21作为目标子材料22，使得全部成型子材料21脱离第一衬底10。在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处的过程中，转移结构40释放满足第二预设条件的目标子材料22，以使处于转移结构40上的部分目标子材料22转移至第二衬底30上。
示例性地，在初态材料20形成的多个成型子材料21中，部分成型子材料21在第三方向Z上的投影呈圆形，部分成型子材料21在第三方向Z上的投影呈正方形，还有部分成型子材料21在第三方向Z上的投影呈其规则形状或者不规则形状。在S103、拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22中，转移结构40对全部成型子材料21进行拾取，第二预设条件设置为将在第三方向Z上投影为正方形的目标子材料22进行释放，将满足第二预设条件的目标子材料22转移至第二衬底30上。在这种情况下，第一衬底10和第二衬底30可为同一衬底，即转移结构40将第一衬底10上的成型子材料21全部拾取后，再根据第二预设条件的设定选择性地将满足第二预设条件的目标子材料22释放至第一衬底10。
在一种可行的实施方式中，目标子材料22包括第一目标子材料22和第二目标子材料22，在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处的过程中，包括：
S1041、将第一目标子材料22转移至第一预设位置处；
S1042、转动第二目标子材料22并转移至第一预设位置处，第二目标子材料22在第二衬底30上正投影部分位于第一目标子材料22在第二衬底30上的正投影外。
在将目标子材料22转移至第二衬底30的过程中，为了使目标子材料22在第二衬底30形成特定的结构，可以将多个目标子材料22重叠设置。具体地，目标子材料22包括第一目标子材料22和第二目标子材料22，在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处的过程中，包括：S1041、将第一目标子材料22转移至第一预设位置处；S1042、转动第二目标子材料22并转移至第一预设位置处，第二目标子材料22在第二衬底30上正投影部分位于第一目标子材料22在第二衬底30上的正投影外。
可以理解的是，转移结构40先将第一目标子材料22转移至第一预设位置处，然后转移结构40带动第二目标子材料22转动特定角度，并将第二目标子材料22转移至已经形成有第一目标子材料22的第一预设位置处，将第二目标子材料22与第一目标子材料22之间部分重叠。对于第二目标子材料22的转动动作和转移动作在本申请中不作先后设置，可以是先对第二目标子材料22进行特定角度的转动，在转动动作完成之后将第二目标子材料22转移至第一预设位置处；也可以是先将第二目标子材料22转移至第一预设位置处后，在对第二目标子材料22进行特定角度的转动；还可以是，转动动作和转移动作相互交叉，以调整第二目标子材料22与第一目标子材料22之间的相对位置关系。
其中，第一目标子材料22在第三方向Z上的投影形状可以与第二目标子材料22在第三方向Z上的投影形状相同，当第二目标子材料22与第一目标子材料22同处于第一预设位置时，第二目标子材料22发生特定角度的转动，使得第二目标子材料22在第二衬底30上正投影部分处于第一目标子材料22在第二衬底30上的正投影外。或者，第一目标子材料22在第三方向Z上的投影形状可以不与第二目标子材料22在第三方向Z上的投影形状相同，当第二目标子材料22与第一目标子材料22同处于第一预设位置时，第二目标子材料22在第二衬底30上正投影部分处于第一目标子材料22在第二衬底30上的正投影外。对第二目标子材料22发生特定角度的转动，以进一步形成多层的特定的转角结构。
在一种可行的实施方式中，请参阅图10，在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处的过程中，将至少部分目标子材料22沿第四方向并排设置。或者，将至少部分目标子材料22沿第五方向并排设置。或者，将至少部分目标子材料22沿第四方向并排设置，其余的至少部分目标子材料22沿第五方向并排设置，第四方向与第五方向相交且均平行于第二衬底30所在平面。
对于多个目标子材料22在第二衬底30上的排列方式，在一种实施例中，在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处的过程中，将至少部分目标子材料22沿第四方向并排设置。可以理解的是，第四方向为一直线方向，多个目标子材料22在第二衬底30上沿直接方向间隔设置，第四方向可以与第一方向X或者第二方向Y中的一者相同。
在另一种实施例中，在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处的过程中，将至少部分目标子材料22沿第五方向并排设置。可以理解的是，第五方向为一直线方向，多个目标子材料22在第二衬底30上沿直接方向间隔设置，第五方向可以与第一方向X或者第二方向Y中的一者相同。
在别的实施例中，在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处的过程中，将至少部分目标子材料22沿第四方向并排设置，其余的至少部分目标子材料22沿第五方向并排设置，第四方向与第五方向相交且均平行于第二衬底30所在平面。第四方向与第五方向两个不同的直线方向，多个目标子材料22在第二衬底30上形成两个方向上的阵列设置。第四方向与第五方向可以相互垂直，多个目标子材料22在第二衬底30上形成矩形的阵列设置。
在一种可行的实施方式中，在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处的过程中，将至少部分目标子材料22按照预设图案彼此间隔设置。
技术人员可以提前设计目标子材料22在第二衬底30上形成的图案，即在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处的过程中，将至少部分目标子材料22按照预设图案彼此间隔设置。进一步地，可以将S103、拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22；和，S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处，这两个步骤重复多次进行，以在第二衬底30上获得所需要的目标子材料22的阵列和排列。
在一种可行的实施方式中，在S101、在第一衬底10上形成初态材料20的过程中，包括：S1011、在第一衬底10上形成弹性层；
S1012、将初态材料20形成于弹性层背离第一衬底10的侧面上。
为了提高成型子材料21转移的可靠性，在S101、在第一衬底10上形成初态材料20的过程中，可以先在第一衬底10上形成弹性层，然后将初态材料20形成于弹性层背离第一衬底10的侧面上。相当于弹性层对初态材料20形成进一步的支撑，对初态材料20形成一定缓冲作用，保证转移结构40对目标子材料22的拾取。在一种实施例中，弹性层的材质可以是硅胶，弹性层的厚度可以在80微米-120微米之间，例如100微米。
在一种可行的实施方式中，在S101、在第一衬底10上形成初态材料20的过程中，包括：S1011、在第一衬底10上形成粘性层；
S1012、将初态材料20形成于粘性层背离第一衬底10的侧面上。
为了提高成型子材料21转移的可靠性，在S101、在第一衬底10上形成初态材料20的过程中，可以先在第一衬底10上形成粘性层，然后将初态材料20形成于粘性层背离第一衬底10的侧面上。在一种实施例中，粘性层的材质可以是聚二甲硅氧烷，弹性层的厚度可以在80微米-120微米之间，例如100微米。
进一步地，在一种实施例中，弹性层和粘性层可以是同一层，该层的材质为硅胶或聚二甲硅氧烷，该层的厚度可以在80微米-120微米之间，例如100微米。
在一种可行的实施方式中，在S102、图案化处理初态材料20以形成多个成型子材料21中，多个成型子材料21在第一衬底10上以第一阵列排列设置；在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处的过程中，多个目标子材料22在第二衬底30上以第二阵列排列设置；第二阵列与第一阵列不同。
具体地，在S102、图案化处理初态材料20以形成多个成型子材料21中，多个成型子材料21在第一衬底10上以第一阵列排列设置。第一阵列可以是圆周阵列或线性阵列。在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处的过程中，多个目标子材料22在第二衬底30上以第二阵列排列设置，第二阵列与第一阵列不同。第二阵列可以是矩形阵列。
在一种可行的实施方式中，请参阅图12和图13，在S102、图案化处理初态材料20以形成多个成型子材料21中，包括：
S1021、在初态材料20背离第一衬底10的一侧形成保护层11，初态材料20在第一衬底10的正投影部分位于保护层11在第一衬底10上的正投影内，部分位于保护层11在第一衬底10上的正投影外；
S1022、去除初态材料20中未被保护层11覆盖的部分结构，以形成成型子材料21。
为了便于转移结构40对成型子材料21的拾取，在S102、图案化处理初态材料20以形成多个成型子材料21中，首先在初态材料20背离第一衬底10的一侧形成保护层11，初态材料20在第一衬底10上的正投影部分位于保护层11在第一衬底10上的正投影内部，部分位于保护层11在第一衬底10上的正投影外部。也就是说，在第一衬底10上形成保护层11后，保护层11为间隔设置的区域，能够对一部分初态材料20形成保护。然后去除初态材料20中未被保护层11覆盖的部分结构，即去除初态材料20上未被保护层11保护的部分，初态材料20上被保护层11保护的部分形成成型子材料21。通过上述步骤形成的成型子材料21在第一衬底10上间隔设置，也就是说多个成型子材料21之间形成一定的间隙，当转移结构40有选择性地对某个成型子材料21进行拾取时，由于间隙的存在，能够降低对周围相邻的成型子材料21的影响，从而降低周围成型子材料21对目标子材料22的影响，以便于转移结构40对目标子材料22的拾取。
在一种实施例中，请参阅图12至图15，在S102、图案化处理初态材料20以形成多个成型子材料21中，在已经形成有初态材料20的第一衬底10上均匀涂覆一层光刻胶作为保护层11，光刻胶可以是PMMA系列或AZ系列的光刻胶。在经过烘烤、曝光、显影等步骤后，在光刻胶上形成图案，以使部分初态材料20处于光刻胶的保护下，部分初态材料20不处于光刻胶的保护下。接下来利用干法刻蚀或者湿法刻蚀对未处于光刻胶保护下的初态材料20进行去除，以在第一衬底10上形成离散分布的成型子材料21。
示例性地，使用干法刻蚀对未处于光刻胶保护下的初态材料20进行去除时，可以使用等离子体刻蚀技术，例如反应离子刻蚀，去除未被光刻胶保护的初态材料20部分，实现对初态材料20的图案化。或者，使用湿法刻蚀对未处于光刻胶保护下的初态材料20进行去除时，在不损坏初态材料20的情况下，可使用化学刻蚀，将第一衬底10浸入到化学溶液中，以去除未被光刻胶保护的初态材料20部分。
在一种可行的实施方式中，在S102、图案化处理初态材料20以形成多个成型子材料21中，还包括S1022、去除成型子材料21上的保护层11。以保护层11为光刻胶为例，在得到成型子材料21之后，光刻胶处于成型子材料21背离第一衬底10的一侧，可利用丙酮，异丙醇和去离子水等溶剂将光刻胶去除干净。
在一种可行的实施方式中，去除成型子材料21上的保护层11这一步骤处于步骤S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处，以使部分成型子材料21转移至第二衬底30上的后面。也就是说，作为保护层11的光刻胶可以在成型子材料21转移完成之后去除，这样的话，在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处，以使部分成型子材料21转移至第二衬底30上的过程中，保护层11与目标子材料22一同被转移，保护层11还能够在目标子材料22在转移过程中能够对目标子材料22产生一定的保护作用。
在一种可行的实施方式中，在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处，以使部分成型子材料21转移至第二衬底30上之后，还包括S105、对第二衬底30以及目标子材料22进行后续处理。在目标子材料22的转移过程中，难免会残留部分保护层11材料、载体材料或者一些污染物，可利用在超过600℃的炉中进行高温烧除，或者利用丙酮或光刻胶剥离剂等溶剂进行湿法刻蚀，或者利用等离子体刻蚀技术对残留的一些污染物进行处理。
在一种可行的实施方式中，请参阅图16和图17，在S103、拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22中，转移结构40与成型子材料21相互接触设置以完成拾取动作。在另一种实施例中，在S103、拾取多个成型子材料21中满足第一预设条件的多个目标子材料22中，转移结构40也可以不与成型子材料21相互接触设置，通过静电力的作用将目标子材料22吸取。
在一种可行的实施方式中，请参阅图18和图19，在S104、将多个目标子材料22转移至第二衬底30上的不同预设位置处中，多个目标子材料22与第二衬底30之间相互接触设置以保证将目标子材料精准的放置于第二衬底30上的预设位置处。
第二方面，本申请实施例提供了一种器件结构，器件结构包括上述材料制备方法中的目标子材料22，目标子材料22包括二维材料。二维材料可以是石墨烯、氮化硼、过渡金属硫族化合物和碲化物中的一种或多种。
虽然已经参考实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (14)

  1. 一种材料制备方法，其中，包括：
    在第一衬底上形成初态材料，所述初态材料在第一方向上的尺寸为a，10μm≤a≤1cm，在第二方向上的尺寸为b，10μm≤b≤1cm，在第三方向上的尺寸为c，1nm≤c≤100μm，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向两两相交；
    图案化处理所述初态材料以形成多个成型子材料；
    拾取多个所述成型子材料中满足第一预设条件的多个目标子材料；
    将多个所述目标子材料转移至第二衬底的不同预设位置处，以使部分所述成型子材料转移至所述第二衬底上。
  2. 根据权利要求1所述的材料制备方法，其中，在拾取多个所述成型子材料中满足第一预设条件的多个目标子材料中，所述目标子材料在所述第三方向上的投影呈圆形、三角形、平行四边形以及其他正多边形中的一者。
  3. 根据权利要求1或2所述的材料制备方法，其中，不同所述目标子材料在所述第三方向上的投影相同。
  4. 根据权利要求1-3任一项所述的材料制备方法，其中，在拾取所述多个成型子材料中满足第一预设条件的多个目标子材料中，拾取部分所述成型子材料作为所述目标子材料；
    在将多个所述目标子材料转移至第二衬底的不同预设位置处中，选择全部所述目标子材料转移至所述第二衬底上。
  5. 根据权利要求1-4任一项所述的材料制备方法，其中，在拾取所述多个成型子材料中满足第一预设条件的多个目标子材料中，拾取全部所述成型子材料作为所述目标子材料；
    在将多个所述目标子材料转移至第二衬底的不同预设位置处中，选择部分所述目标子材料转移至所述第二衬底上。
  6. 根据权利要求1-5任一项所述的材料制备方法，其中，所述多个目标子材料包括第一目标子材料和第二目标子材料，所述将所述多个目标子材料转移至第二衬底的不同预设位置处中，包括：
    将所述第一目标子材料转移至第一预设位置处；
    转动所述第二目标子材料并转移至所述第一预设位置处，所述第二目标子材料在所述第二衬底上的正投影部分位于所述第一目标子材料在所述第二衬底上的正投影外。
  7. 根据权利要求1-6任一项所述的材料制备方法，其中，在将所述多个目标子材料转移至第二衬底的不同预设位置中，将至少部分所述目标子材料沿第四方向并排设置。
  8. 根据权利要求1-7任一项所述的材料制备方法，其中，将至少部分所述目标子材料沿第五方向并排设置，所述第四方向与所述第五方向相交且均平行于所述第二衬底所在平面。
  9. 根据权利要求1-8任一项所述的材料制备方法，其中，将至少部分所述目标子材料按照预设图案彼此间隔设置。
  10. 根据权利要求1-9任一项所述的材料制备方法，其中，在第一衬底上形成初态材料中包括：
    在所述第一衬底上形成弹性层；
    将所述初态材料形成于所述弹性层背离所述第一衬底的侧面上。
  11. 根据权利要求1-10任一项所述的材料制备方法，其中，在第一衬底上形成初态材料中包括：
    在所述第一衬底上形成粘性层；
    将所述初态材料形成于所述粘性层背离所述第一衬底的侧面上。
  12. 根据权利要求1-11任一项所述的材料制备方法，其中，在图案化处理所述初态材料以形成多个成型子材料中，多个所述成型子材料在所述第一衬底上以第一阵列排列设置；
    在将多个所述目标子材料转移至第二衬底的不同预设位置处中，多个所述目标子材料在所述第二衬底上以第二阵列排列设置；
    所述第二阵列与所述第一阵列不同。
  13. 根据权利要求1-12任一项所述的材料制备方法，其中，在图案化处理所述初态材料以形成多个成型子材料中，包括：
    在所述初态材料背离所述第一衬底的一侧形成保护层，所述初态材料在所述第一衬底上的正投影部分位于所述保护层在所述第一衬底上的正投影内，部分位于所述保护层在所述第一衬底上的正投影外；
    去除所述初态材料中未被所述保护层覆盖的部分结构，以形成所述成型子材料。
  14. 一种器件结构，其中，所述器件结构包括如权利要求1-13任一项所述的材料制备方法中的所述目标子材料，所述目标子材料包括二维材料。
PCT/CN2025/100548 2024-06-11 2025-06-11 材料制备方法及器件结构 Pending WO2025256574A1 (zh)

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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170170260A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 Massachusetts Institute Of Technology Universal Methodology to Synthesize Diverse Two-Dimensional Heterostructures
CN111682061A (zh) * 2020-05-18 2020-09-18 华为技术有限公司 氮化物外延片及其制备方法和半导体器件
CN113979431A (zh) * 2021-11-01 2022-01-28 电子科技大学 一种支撑骨架/粘性剂复合结构辅助转移石墨烯方法
CN114394589A (zh) * 2022-02-15 2022-04-26 浙江大学 一种在含氧化层硅衬底上转移应变石墨烯的方法
CN117790296A (zh) * 2023-12-28 2024-03-29 山西大学 一种图案化石墨烯及其制备方法
CN118702093A (zh) * 2024-06-11 2024-09-27 香港科技大学(广州) 材料制备方法及器件结构

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170170260A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 Massachusetts Institute Of Technology Universal Methodology to Synthesize Diverse Two-Dimensional Heterostructures
CN111682061A (zh) * 2020-05-18 2020-09-18 华为技术有限公司 氮化物外延片及其制备方法和半导体器件
CN113979431A (zh) * 2021-11-01 2022-01-28 电子科技大学 一种支撑骨架/粘性剂复合结构辅助转移石墨烯方法
CN114394589A (zh) * 2022-02-15 2022-04-26 浙江大学 一种在含氧化层硅衬底上转移应变石墨烯的方法
CN117790296A (zh) * 2023-12-28 2024-03-29 山西大学 一种图案化石墨烯及其制备方法
CN118702093A (zh) * 2024-06-11 2024-09-27 香港科技大学(广州) 材料制备方法及器件结构

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