[发明专利]一种利用液相剥离转移制备二硫化铼纳米片的方法

说明书

一种利用液相剥离转移制备二硫化铼纳米片的方法，涉及一种剥离转移制备二硫化铼纳米片的方法。本发明是要解决现有的化学气相沉积方法制备的二硫化铼薄膜在后继处理过程中出现的有机杂质吸附和氢氟酸污染的技术问题。本发明：一、多层ReS₂薄膜的制备；二、无水乙醇表面预处理；三、剥离转移。本发明利用外延生长ReS₂和云母基地的晶格失配残余应力和无水乙醇在ReS₂表面润湿力，无水乙醇可以在ReS₂膜层表面和层间充分润湿，从而产生润湿切应力，使得不同ReS₂层分离，实现了大面积单层ReS₂薄膜的制备和转移。

技术领域

本发明涉及一种剥离转移制备二硫化铼纳米片的方法。

背景技术

在众多的类石墨烯的二维过渡族金属硫属化合物(TMDs)中，二硫化铼(ReS₂)因其特殊的结构和优异的光电性能受到人们广泛的关注。与MoS₂和WSe₂等二维材料不同，ReS₂薄膜层内相邻的Re原子形成稳定的化学键结合会造成晶格的佩尔斯畸变，从而使得不同层之间的耦合作用大大降低，单层和多层ReS₂薄膜都可以保持直接带隙结构。除此之外，晶格的佩尔斯畸变也会导致单层和多层ReS₂薄膜物理性能的各向异性，包括力学、光学和电学等。这些特性使得ReS₂薄膜其在高性能光电转换器件和新型逻辑器件等领域展现出光明的应用前景。

利用二维材料层间微弱的范德华力作用，可以将单层和多层ReS₂薄膜通过自上而下的机械剥离方法转移至目标基底上，但是由于特殊的层间退耦合特性，通过该方法很难得到大面积ReS₂的单层样品。通过机械剥离得到的产物受制于片层尺寸和产量的影响，仅仅满足于实验室物性研究。使用溶液离子插层法可以用于二维材料的规模化制备，利用小直径的碱金属离子插入到二维材料层间的缝隙中，然后在后继过程中通过碱金属的反应放出气体，从而使得片层分离。通过改进的离子插层剥离法也可以用于ReS₂纳米片的制备，在反应中使用LiBH₄作为锂源，通过加热的方法得到了直径为500nm左右的ReS₂片层。但是使用该方法时，锂离子插层过程中会和ReS₂相互作用，从而导致ReS₂发生相变，同时该方法不能够得到大面积的单层样品，极大的限制了其在微电子器件领域的应用。

使用化学气相沉积(CVD)方法可以在基板上生长得到少层大面积的二维材料薄膜，并且该方法和现代的微电子工艺具有相容性，因此成为了大面积单层ReS₂薄膜制备的首选工艺。但是ReS₂相对较弱的层间作用使得合成的薄膜在SiO₂基板表面不能够很好的保持平面二维状态。虽然通过采用云母基板可以改善此类现象，但是在后继处理过程中需要通过聚酰亚胺和氢氟酸辅助的湿法转移工艺将薄膜转移至SiO₂/Si基板，继而进行器件的制备和性能表征。但是聚酰亚胺是有机物，在转移的过程中不可避免的会引入有机物残留，从而导致器件的性能下降，同时氢氟酸的使用大大增加了实验的危险性。

发明内容

本发明是要解决现有的化学气相沉积方法制备的二硫化铼薄膜在后继处理过程中出现的有机杂质吸附和氢氟酸污染的技术问题，而提供一种利用液相剥离转移制备二硫化铼纳米片的方法。

本发明的利用液相剥离转移制备二硫化铼纳米片的方法是按以下步骤进行的：