[发明专利]一种二维层状材料样品电学测试微电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种二维层状材料样品电学测试微电极的制备方法，包括以下步骤：提供一硅片，硅片上分布单层或者少层的二维材料，通过原子力显微镜(AFM)定位一单层或者少层的待测二维层状样品，通过激光标记(Laser mark)在该二维层状样品附近做好标记。使用FIB辅助电子束沉积法在样品表面沉积了约5‑10nm的氧化硅对样品中心区域进行一定的保护；本方法中电子束和离子束的对中在激光标记处进行，然后在弱电子束下将样品移动到屏幕区域，切换到离子束下对样品四个角进行离子束辅助金属微电极的沉积。最后通过蒸镀沉积金属电极的方法从微电极处引出大电极，该方法可以推广应用于小样品的电学性能测试。

技术领域

本发明属于二维层状材料表征领域，涉及一种适用于二维层状材料样品电学测试微电极的制备方法。

背景技术

近年来，二维半导体材料由于其独特的材料结构和电子输运特性得到了科学界的广泛关注，被应用于光电器件、催化和生物传感器等领域。超薄的二维层状纳米材料是一类新兴的纳米材料类别，其具有片状结构，水平尺寸只有几个微米大小，且厚度只有单个或几个原子厚(典型厚度小于5nm)。受到光刻技术的制约，一般制作的用于块体材料的电极制作的掩膜尺寸都在微米级别，所能沉积电极也在微米级别，无法制备较复杂的器件。此外，在采用光刻技术时，所使用的光刻胶以及后续的去胶工艺有可能影响二维材料的性质，具有较大的局限性。另外一种方法是先制备好电极，然后将二维材料转移到电极上面。这种方法的优点是适用性广，但是二维材料和电极的接触不是很好，影响电学性能的测试。二维材料厚度非常薄，对诸如电子束等都比较敏感，所以用纳米探针台进行电学测试难度也比较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对二维层状材料电学性能表征用微电极的制备方法，该方法解决了针对小尺寸二维层状材料电学性能无法直接用常规电学测试方法表证的问题。通过FIB辅助沉积法从二维材料处引出微电极，该微电极可以用于与常规方法制备的电极相连，实现针对二维材料电学性能的直接表征，为材料电学性能研究提供了极大的便利。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种二维层状材料样品电学测试微电极的制备方法，通过聚焦离子束辅助沉积的方式从二维层状材料上引出微电极，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：提供一硅片，在硅片上分布单层或者少层的二维层状材料；

步骤2：通过原子力显微镜(AFM)定位一单层或者少层的待测二维层状样品，确认二维层状材料厚度，选取合适的样品；

步骤3：在二维层状样品附近做好激光标记，激光标记距离样品有安全距离；

步骤4：将样品转移到聚焦离子束显微镜中，在弱电子束下通过激光标记处找到样品，通过电子束沉积5-10nm的氧化硅保护样品中心区域；

步骤5：选定样品附近一特征点进行电子束离子束的对中，避免离子束扫描到样品区域；

步骤6：在弱电子束移动样品，切换到离子束下对样品四角进行微电极的沉积；

步骤7：通过常规蒸镀电极沉积金属电极和微电极相连。

所述的制备方法，步骤3所述激光标记，具体包括：

A1：在光学显微镜下确认样品位置；

A2：在距离样品任意边沿1-2cm处用激光打一个标记，该标记形状不限，深度约1-5μm。

所述的制备方法，步骤5所述电子束和离子束对中，具体包括：

B1：在电子束下选取样品附近激光标记碎屑为特征点；

B2：针对B1选取的特征点进行聚焦离子束下电子束和离子束的对中。

所述的制备方法，步骤6所述微电极沉积，具体包括：