薄层二维材料岛的制备方法与流程

本申请实施例涉及二维材料，尤其涉及薄层二维材料岛的制备方法。

背景技术：

1、石墨、二硫化钼等二维材料，其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)，这种材料因具有许多独特的物理和化学性质，如高导电性、高强度、摩擦系数低和耐热性，这使得它们在基础研究和应用中都受到了广泛关注。

2、以石墨为例，为得到足够薄的石墨薄片，现有工艺中，常直接选用激光或化学试剂从一定厚度的石墨中剥离出石墨薄片。但如此剥离出的石墨薄片远达不到理想的薄度，同时，石墨薄片的表面容易出现残缺及变粗糙，使得石墨薄片的实际应用价值因此厚度和粗糙度大打折扣。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了薄层二维材料岛的制备方法，用于轻松剥离出大面积且表面平整无缺陷的二维材料细片，高质量地提高材料细片的实际应用价值。

2、本申请实施例第一方面提供一种薄层二维材料岛的制备方法，包括：

3、对二维材料样品的其中一主表面进行刻蚀处理，使得所述主表面清洁并出现凹凸结构；所述主表面与所述二维材料样品内各材料层的堆叠方向平行；

4、将第一胶带粘附在所述主表面上后，剥离所述第一胶带以解理出被所述第一胶带连带剥下的样品薄片；所述样品薄片的厚度小于所述二维材料样品的厚度；

5、将附有所述第一胶带的所述样品薄片转移并粘附到第二胶带上，以解理出厚度小于等于所述样品薄片厚度的样品细片；

6、将附于所述第二胶带的所述样品细片转移到基底片上，并剥离所述第二胶带，得到释放到所述基底片上的样品细片；其中，所述基底片的表面平整且干净，所述样品细片用于制备出至少一片二维材料岛。

7、可选地，所述对二维材料样品的其中一主表面进行刻蚀处理，包括：

8、将二维材料样品放入反应离子刻蚀rie设备，以对所述二维材料样品的其中一主表面进行预设时长的刻蚀处理。

9、可选地，所述rie设备使用氧气等离子体进行刻蚀时，所述预设时长包含1至3分钟。

10、可选地，所述第一胶带和所述第二胶带中的至少一胶带为热释放胶带。

11、可选地，所述第二胶带为热释放胶带时，所述剥离所述第二胶带的过程包括：

12、对所述热释放胶带进行加热，使得所述热释放胶带因粘性降低被剥离；所述加热的温度为100至200摄氏度。

13、可选地，所述二维材料样品采用高定向热解石墨hopg。

14、可选地，得到释放到所述基底片上的样品细片之后，所述方法还包括：

15、通过光刻胶和掩膜，对释放到所述基底片上的所述样品细片进行微加工处理，得到按预期图案排布的二维材料岛。

16、可选地，所述微加工处理包括：

17、对所述基底片上的所述样品细片进行涂胶、曝光和显影，使得所述样品细片的上表面显现出未被光刻胶层覆盖的预期图案；

18、在所述光刻胶层和所述预期图案上镀膜，并使用剥离lift-off工艺剥离光刻胶层，得到直接沉积于所述上表面且形成所述预期图案的掩膜；

19、按所述掩膜的沉积位置对所述样品细片进行刻蚀，得到以所述预期图案排布的二维材料岛。

20、可选地，所述微加工处理包括：

21、对所述基底片上的所述样品细片进行镀膜得到掩膜层；

22、对所述掩膜层进行涂胶、曝光和显影处理，使得所述样品细片上方显现出被光刻胶层覆盖的预期图案；

23、按预设的刻蚀选择比，对显影后的所述光刻胶层、所述掩膜层进行干法刻蚀，得到按所述预期图案排布的二维材料岛；所述刻蚀选择比指，同一刻蚀条件下，裸露于所述样品细片上方的光刻胶与镀膜用料之间被刻蚀的速率比值。

24、可选地，所述二维材料样品的厚度为200微米以上；所述样品薄片的厚度在5微米至100微米；所述样品细片的厚度在100纳米至10微米之间。

25、从以上技术方案可以看出，本申请实施例至少具有以下优点：

26、本申请实施例对二维材料样品的主表面进行刻蚀处理，可以增强二维材料样品和第一胶带之间的吸附力，使得至少主表面的材料层能被第一胶带连带地剥离下来，从而轻松地得到减薄后的样品薄片。此外，第二胶带对样品薄片的有效吸附，可结合第一胶带的粘性，上下双重作用地帮助样品薄片从中间层区发生剥离，使得进一步剥离留下的样品细片，可良好地保持材料层间原有的表面平整性和低摩擦性能，即，使得因剥离产生的材料断面完整且平滑，避免了材料碎片化、表面粗糙而影响其实际应用价值；同时，有助于降低二维材料岛的制备成本。

技术特征：

1.一种薄层二维材料岛的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的薄层二维材料岛的制备方法，其特征在于，所述对二维材料样品的其中一主表面进行刻蚀处理，包括：

3.根据权利要求2所述的薄层二维材料岛的制备方法，其特征在于，所述rie设备使用氧气等离子体进行刻蚀时，所述预设时长包含1至3分钟。

4.根据权利要求1所述的薄层二维材料岛的制备方法，其特征在于，所述第一胶带和所述第二胶带中的至少一胶带为热释放胶带。

5.根据权利要求1所述的薄层二维材料岛的制备方法，其特征在于，所述第二胶带为热释放胶带时，所述剥离所述第二胶带的过程包括：

6.根据权利要求1所述的薄层二维材料岛的制备方法，其特征在于，所述二维材料样品采用高定向热解石墨hopg。

7.根据权利要求1至6任一项所述的薄层二维材料岛的制备方法，其特征在于，得到释放到所述基底片上的样品细片之后，所述方法还包括：

8.根据权利要求7所述的薄层二维材料岛的制备方法，其特征在于，所述微加工处理包括：

9.根据权利要求7所述的薄层二维材料岛的制备方法，其特征在于，所述微加工处理包括：

10.根据权利要求1至6任一项所述的薄层二维材料岛的制备方法，其特征在于，所述二维材料样品的厚度为200微米以上；所述样品薄片的厚度在5微米至100微米；所述样品细片的厚度在100纳米至10微米之间。

技术总结
本申请实施例公开了薄层二维材料岛的制备方法，该方法对二维材料样品的主表面进行刻蚀处理，可以增强二维材料样品和第一胶带之间的吸附力，使得至少主表面的材料层能被第一胶带连带地剥离下来，从而轻松地得到减薄后的样品薄片。此外，第二胶带对样品薄片的有效吸附，可结合第一胶带的粘性，上下双重作用地帮助样品薄片从中间层区发生剥离，使得进一步剥离留下的样品细片，可良好地保持材料层间原有的表面平整性和低摩擦性能，即，使得因剥离产生的材料断面完整且平滑，避免了材料碎片化、表面粗糙而影响其实际应用价值；同时，有助于降低二维材料岛的制备成本。

技术研发人员：郑诚,李广亮,潘旭捷,蔡祖波,薛妙宣
受保护的技术使用者：深圳清力技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/13