[发明专利]一种利用热探针对二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白柔性衬底进行微纳结构加工的方法

说明书

一种利用热探针对二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白柔性衬底进行微纳结构加工的方法，涉及一种对丝素蛋白柔性衬底进行微纳结构加工的方法。本发明是要解决现有的微纳加工技术加工精度低、制造工艺复杂和可加工材料受限的技术问题。本发明选用可加热的原子力探针作为加工工具，制备二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白异质结构，按照设定的加工轨迹和加工尺寸在二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白柔性衬底进行可控尺寸加工，制备微纳结构。利用热探针刻划加工的微纳米制造方法是一种具有加工方法简单、易于操作、加工环境需求低、可加工材料广泛、可实现纳米级加工精度等优势的微纳米制造方法。

技术领域

本发明涉及一种对丝素蛋白柔性衬底进行微纳结构加工的方法。

背景技术

二维过渡金属硫属化物具有丰富而新颖的物理特性，其原子尺寸厚度使得其物理特性易于受外界调控。丝素蛋白溶液是一种从蚕丝中提取的天然溶液，具有成本低和环境友好的优点，当其制备成薄膜结构时其良好的机械性能可以作为可加工的柔性衬底。对二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白柔性衬底上进行微纳结构加工，在二维过渡金属硫属化物材料内部形成单轴或双轴拉伸的局域应变，其能带结构发生局域调控，进而对二维过渡金属硫属化物的性质进行局域调控，这对研究二维过渡金属硫属化物的物性局域调控、满足柔性微纳结构电子器件应用具有重要意义。目前，已有的微纳加工方法包括光刻、电子束加工、聚焦离子束刻蚀和反应离子束刻蚀等。光刻方法由于受到入射光和光学掩膜分辨率的限制使加工尺寸很难达到纳米级；电子束加工和聚焦离子束刻蚀方法虽然加工精度高但是制造工艺复杂；反应离子束刻蚀存在被加工材料局限等问题。

发明内容

本发明是要解决现有的微纳加工技术加工精度低、制造工艺复杂和可加工材料受限的技术问题，而提供一种利用热探针对二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白柔性衬底进行微纳结构加工的方法。

本发明的利用热探针对二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白柔性衬底进行微纳结构加工的方法是按以下步骤进行的：

制备二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白异质结构柔性衬底，用可加热的原子力探针作为加工工具按照设定的加工轨迹和加工尺寸在二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白异质结构柔性衬底进行可控尺寸加工，制备微纳结构；所述的可加热的原子力探针安装于原子力显微镜扫描热模块的探头上。

本发明中的可加热的原子力探针为一种现有产品，可以是BRUKER公司生产的VITA-DM-NANOTA-200QTY 1(型号)。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：本发明基于原子力扫描热探针技术对二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白柔性衬底进行加工，具有极高的加工精度；基于热和力的耦合利用热探针进行加工，在不破坏二维过渡金属硫属化物材料下实现二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白柔性衬底微纳结构特征；此加工方法对加工环境无特殊要求，在普通大气、氮气、惰性气体和真空环境均可完成，并且加工过程不会对环境产生任何不利影响，具有环境友好性；该加工方法适用于所有的单层、双层和三层的二维材料，具有可加工材料广泛优势；另外，该加工方法可以根据需求，通过改变加工轨迹进行任意二维材料/柔性衬底的微纳加工，灵活性强，能够实现对二维过渡金属硫属化物物理性质局域调控，满足未来电子器件的微纳加工多样性的需求。

附图说明

图1为试验一的步骤3中二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白异质结构的金相照片；

图2为试验一热探针加工后的二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白柔性衬底沟槽结构的原子力形貌图；

图3为试验一热探针加工后的二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白柔性衬底沟槽结构的截面图；

图4为试验二热探针加工后的二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白柔性衬底点阵结构的原子力形貌图；

图5为试验二热探针加工后的二维过渡金属硫属化物/丝素蛋白柔性衬底点阵结构的截面图。

具体实施方式