[发明专利]纳米材料的可控性热压实现方法

说明书

本发明公开了纳米材料的可控性热压实现方法，属于纳米材料加工与应用技术领域，包括以下步骤：首先，选择适用于生长纳米材料的原生衬底，制备纳米材料；其次，在理想的目标衬底上制备辅助界面层和热压截止层；再将原生衬底上的纳米材料与目标衬底表面的辅助界面层贴合，通过加热使辅助界面层进行物理或化学反应，在一定压力下，纳米材料对辅助界面层嵌入式接触；最后，冷却装置并移除原生衬底和辅助生长层，采用浸洗剂去除或直接移除热压截止层，即在目标衬底上转移得到所需纳米材料结构。本发明通过制备特定平整度、高度的热压截止层来实现纳米材料在平面衬底上的形貌完整性和均一性，以保证纳米材料物理化学性质的稳定性。

技术领域

本发明属于纳米材料加工与应用技术领域，更具体地，涉及纳米材料的可控性热压实现方法。

背景技术

纳米材料在能源、电器、环境、通信、生物医药等领域有着广泛的应用，将纳米结构作为功能化结构在芯片中进行集成已成为不可或缺的应用方法。但在实际研究和生产中面临了一大挑战：纳米材料与其所附着的生长衬底表面的辅助生长层接触方式不可靠，影响了纳米材料在衬底上的力学、电学和热学性质。这种接触不可靠来源于纳米材料在辅助生长层表面连接过程中，两相材料之间以范德华力或者部分化学键接触，这种附着力产生的接触强度较弱，从而导致纳米材料在衬底上的机械稳定性、电接触性质、热传输性质受到限制。所以，摒弃这种与辅助生长层之间的弱附着力，使纳米材料以更强的连接机制(如化学键)对衬底表面进行附着至关重要。由此应运而生出纳米材料通过辅助界面层进行嵌入式接触。嵌入式接触的实现需要在衬底表面预先制备一层辅助界面层，在加热下，使辅助界面层物质处于熔融状态或产生化学反应，此时将已生长完成的纳米材料置于其表面，并施加压力，使之嵌入辅助界面层中，冷却后二者可形成稳定的接触结构。

然而，纳米材料的热压存在一些弊端：压力本身会对材料的空间形貌造成破坏，造成材料单元的屈曲。但是，当压力在可承受范围内时，热压物块的不平整导致热压效果不均衡，造成三维薄膜的部分缺陷和各方位的不均一。而当设备施加的压力范围无法精确到最恰当的压力需求时，施加压力冗余造成材料过度受损，或厚度过度压缩。当对于需要形成稳定的结构时通常需要长时间的进行热压，而此期间仪器的压力控制存在偏移，精度控制不准可能导致压力值过大或过小。以上，过量或不均一的压力会导致纳米材料的机械稳定性、电学接触性质和热传导性质受到影响。不仅如此，高精度的压力控制与压力反馈模块需要复杂的设计，形成的热压装置体积庞大、价格昂贵。此外，纳米材料的热压过程多以单片式的操作进行，重复操作过程中易引入不确定性的影响，急需阵列式的流片工艺，而纳米材料热压急需一种简洁、阵列化加工的方式，以加快其研究进程与工业化应用步伐。综上所述，目前需要一种能提供均一化、可重复且精度稳定的热压方式，以保证材料形貌、性能的精确可控性和完整性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了纳米材料的可控性热压实现方法，由此解决现有技术中热压仪器制得的纳米材料形貌完整性和均一性较差的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了纳米材料的可控性热压实现方法，所述方法包括以下步骤：

S1，对原生衬底进行预处理，在所述原生衬底表面沉积纳米材料生长所需的辅助生长层，对所述辅助生长层进行加热并通入反应气体，通过预先掩膜原生衬底或移除边缘的纳米材料，得到一种凸型结构；

S2，对目标衬底进行预处理，在所述目标衬底上沉积或涂覆辅助界面层；

S3，根据纳米材料的厚度，以所述目标衬底为衬底在所述辅助界面层的外侧分别设置热压截止层，得到一种凹型结构；

S4，通过固定装置将所述凹型结构和所述凸型结构分别固定于所述上热压板和所述下热压板相对的一侧；

S5，设定所述上热压板和所述下热压板进行加热的温度和时间，在外力作用下使所述上热压板和所述下热压板两者发生相对位移以使所述上热压板和所述下热压板的间距不断缩小，从而最终使所述纳米材料与所述辅助界面层形成嵌入式接触；