[发明专利]一种二维材料异质结器件及其制备方法

权利要求书

1.一种二维材料异质结器件的制备方法，其包括：

(I)解离二维材料；

(II)包埋电极至基底：将基底旋涂电子束光刻胶，烘烤，再用电子束光刻曝光出预先设计好的电极形状，显影液显影，再放入反应离子刻蚀机中刻蚀基底，然后蒸镀电极，最后去胶，获得包埋有电极的基底；

(III)转移解离后的二维材料至包埋有电极的基底上；

(IV)取至少一种相同或不同的二维材料重复步骤(I)和(III)操作，形成多层异质结结构；

得到二维材料异质结器件；

所述步骤(I)和(II)之间可以以任意顺序进行。

2.根据权利要求1所述的方法，所述刻蚀的深度为深于基底表面20nm-100nm；所述电极的厚度为21nm-125nm；且所述电极高于基底表面1nm-25nm。

3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，所述步骤(III)包括将解离后的二维材料转移至PDMS表面，将带有二维材料的PDMS靠近电极，加热使PDMS膨胀并与基底接触，关闭加热，冷却PDMS，移开PDMS；和/或

所述步骤(IV)为至少一种不同的二维材料重复步骤(I)和(III)操作，形成多层异质结结构；得到二维材料异质结器件；或者所述步骤(IV)中的多层异质结结构包括2-4层异质结结构。

4.根据权利要求3所述的方法，所述将带有二维材料的PDMS靠近电极为将带有二维材料的PDMS靠近电极至二维材料与电极的距离为10μm-500μm，或者为将所述带有二维材料的PDMS靠近至接触面出现干涉条纹；和/或

所述PDMS的厚度为500μm-2000μm；和/或

所述加热为加热至130℃-150℃；和/或

所述加热为以1℃/秒-4℃/秒的速度加热。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，所述二维材料包括选自过渡金属硫族化合物、石墨烯、氮化硼、、黑磷和三碘化铬中的至少一种；和/或

所述过渡金属硫族化合物包括选自二硫化钼、二碲化钼、二碲化钨、二硒化钨、二硒化铌、硒化铟中的至少一种；和/或

所述基底包括选自二氧化硅，表面含二氧化硅层的硅片、硅片、云母、蓝宝石或者柔性材料；所述柔性材料包括选自聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，所述步骤(I)包括采用机械剥离法进行剥离；和/或

所述步骤(I)包括：用胶带粘取二维材料，再用新胶带与粘有二维材料的胶带对粘后撕开，重复3-4次用新胶带与粘有二维材料的胶带对粘后撕开，得到含单层或少层二维材料的胶带；和/

或

所述将解离后的二维材料转移至PDMS表面包括将含单层或少层二维材料的胶带与PDMS对粘，撕开。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，所述电子束光刻胶包括选自PMMA；和/或

所述显影液包括选自甲基异丁酮和异丙醇混合液；和/或

所述甲基异丁酮和异丙醇的体积比为9:1-1:9；和/或

所述刻蚀为采用三氟甲烷气体刻蚀；和/或

所述去胶包括采用丙酮浸泡去胶；或者所述去胶包括采用丙酮浸泡去胶，再用异丙醇清洗。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，所述方法还包括在步骤(III)后，用氢气、氩气或其混合气体进行等离子清洗；和/或

所述氢气和氩气的混合气体中；氢气与氩气的体积比为100:1-1:100；和/或

所述等离子清洗的时间为20s-120s；和/或

所述步骤(IV)后，将所述二维材料异质结器件放置于真空条件中去除夹层中空气；和/或放置于真空条件的时间为1小时-3小时。