一种二维材料转移装置及其转移方法与流程

本发明涉及二维材料制备，尤其涉及一种二维材料转移装置及其转移方法。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

4、因此，亟需提出一种二维材料转移装置，以解决上述问题。

技术实现思路

1、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。

2、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。

3、如上构思，本发明所采用的技术方案是：

4、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：

5、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；

6、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；

7、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。

8、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。

9、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：

10、裁切旋转驱动源，位于所述承载单元的上方；

11、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；

12、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；

13、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。

14、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。

15、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。

16、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。

17、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：

18、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；

19、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。

20、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：

21、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。

22、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：

23、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；

24、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。

25、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。

26、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。

27、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

28、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

29、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。

30、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：

31、步骤s1：将生长基材置于承载位上；

32、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；

33、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；

34、步骤s4：将承载膜料带从所述生长基材上撕下；

35、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；

36、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。

37、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：

38、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。

39、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。

40、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。

41、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。

42、本发明的有益效果为：

43、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。

44、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。