[发明专利]一种无损转移自支撑低维材料的方法

权利要求书

1.一种无损转移自支撑低维材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）利用范德华力将沉积在基底上的低维材料转移到镂空的刚性支撑薄片上；

（2）利用飞秒激光精细加工装置对低维材料进行裁剪加工成所需形状；

（3）利用显微定位装置将经过裁剪的材料转移到载体上方；

（4）利用激光切割样品，使其与刚性支撑薄片脱离；

其中，低维材料为箔材、功能薄膜或二维材料。

2.根据权利要求1所述的无损转移自支撑低维材料的方法，其特征在于，基底为Si、SiO₂或聚酰亚胺。

3.根据权利要求1所述的无损转移自支撑低维材料的方法，其特征在于，采用的刚性支撑薄片支撑，有足够的力学性能，不易在转移过程中发生变形，其尺寸取决于低维材料的尺寸和转移到的目标载体的尺寸，大于载体外形尺寸。

4.根据权利要求1所述的无损转移自支撑低维材料的方法，其特征在于，利用飞秒激光精细加工装置对低维材料进行厘米至亚微米尺度的裁剪，该装置包括：激光汇聚及显微观察系统、激光光源、普通光光源、气泵、气浮减震平台、样品台机械数控移动系统、CCD摄像头、激光汇聚模块机械移动系统、运动控制器、计算机，具体结构如下：

激光光源和普通光光源分别通过接口以同轴光的形式，通过光缆接入激光汇聚及显微观察系统，并且激光光源和普通光光源手动选择切换光源；激光汇聚及显微观察系统与CCD摄像头的输入端连接，CCD摄像头的输出端与运动控制器的输入端通过USB线与计算机连接，进行显微观察定位和数控编程；激光汇聚及显微观察系统设置于激光汇聚模块机械移动系统上，运动控制器的输出端与样品台机械数控移动系统连接，样品台机械数控移动系统设置于气浮减震平台上，气浮减震平台的进气端与气泵连接。

5.根据权利要求1所述的无损转移自支撑低维材料的方法，其特征在于，显微定位转移过程中，包括如下步骤：

（1）采用真空吸附或磁性吸附结合滑台的方法将刚性支撑薄片转移到载体上方；

（2）对材料引入非接触式外微重力或在样品和目标载体间施加定向静电力；

（3）显微观察二维材料与目标载体的结合情况。

6.根据权利要求5所述的无损转移自支撑低维材料的方法，其特征在于，利用激光切割将低维材料与刚性支撑薄片分离后，在确保材料已与载体成功贴合后，再次采用真空吸附或磁性吸附结合滑台的方法将刚性支撑薄片取下，以防止在取下刚性支撑薄片时，由于静电力原因，将已转移的样品移位。

7.根据权利要求5所述的无损转移自支撑低维材料的方法，其特征在于，显微定位转移过程中，真空吸附采用的是定制口径的真空吸嘴，将刚性支撑薄片吸起；磁性吸附采用的是微小电磁铁，且此时采用的刚性支撑薄片为磁性材料，此电磁铁吸头手动控制其磁性，以求在转移过程中，刚性支撑薄片被稳定的转移，不会在移动过程中振动错位。

8.根据权利要求5所述的无损转移自支撑低维材料的方法，其特征在于，显微定位转移过程中，微重力的引入考虑到不会对材料本身性质结构有影响，且容易去除；采用静电力的方法考虑到载体表面是绝缘的，静电不会很快导走，且在引入后，尽快进行转移，防止静电力消散。

9.根据权利要求5所述的无损转移自支撑低维材料的方法，其特征在于，显微定位转移过程中，显微镜的分辨率 5 μm，滑台包括X-Y-Z三个方向的平移和面内的旋转，其重复定位精度 1μm。