[发明专利]一种拾取石墨电极组的方法

说明书

本发明涉及一种拾取石墨电极组的方法，属于微纳加工技术领域。将由衬底和衬底上的石墨电极组组成的样品A在真空下于230～290℃退火10～14h；用转移部件直接拾取时，将退火后的样品A在由乙醇和水按1:(2.7～3.3)的体积比组成的混合溶液A中密封浸泡14～18h；当用附着有二维材料的转移部件拾取时，将退火后的样品A在由乙醇、含5wt％氨的氨水和水按1:(0.6～1):(2.7～3.3)的体积比组成的混合溶液B中密封浸泡14～18h；吹干浸泡后的样品A，用转移部件中的h‑BN或转移部件上附有二维材料的一面完成对石墨电极组的拾取。所述方法通过退火和浸泡步骤提高了对石墨电极组的拾取效率和成功率。

技术领域

本发明涉及一种拾取石墨电极组的方法，属于微纳加工技术领域。

背景技术

二维材料由于其原子层厚度的量子限域效应所产生的奇异物理性质受到了广泛的关注。在探究二维材料物理性质和器件性能的过程中，二维器件的电学接触很大程度决定了器件性能。因此，如何制备电极并实现电极与二维材料之间的良好欧姆接触成为了科学研究和器件工艺关注的重点。

通常的做法采用电子束曝光或紫外曝光等微纳加工手段，并结合金属蒸发镀膜的方式来制备目标电极。然而由于加工过程中没办法保证器件能够完全处于低水氧含量的环境中；所述低水氧含量的环境中，水和氧气的含量均小于0.01ppm；因此导致暴露在空气中的二维材料，会在表面吸附水氧或其他杂质，导致材料表面退化。这一退化层在金属电极沉积时，会在二者界面处出现费米钉扎现象，甚至该退化层会成为绝缘层，使得金属电极与二维材料的接触电阻变大。因此，这一制备流程对于空气敏感材料并不适用。此外，由于二维材料具有易堆叠的特性，其本身适用于制备多层堆叠的器件。但是常用的微纳加工方式不适用于二维材料在多层堆叠的器件中的加工。

在上述两种情况下，预制金属电极可以有效解决问题。然而，预制金属电极也存在一些问题，例如，电极的金属种类较少，一般为金，仅可与部分材料的功函数匹配实现较好的欧姆接触；预制金属电极的厚度一般在15nm到20nm，其对于二维材料来讲较厚，使得异质结并不能与衬底之间紧密贴合，甚至“悬浮”在衬底上，对随后的器件加工造成影响。

这种情况下，拥有费米面易调控优势的石墨电极被用做二维材料与金属之间接触的“桥梁”。这一方法的优势比较明显。首先，石墨由于其费米能级可以调控，因此能够与大部分二维材料形成良好的欧姆接触。其次，石墨的厚度可以减小到单层，使得器件完全没有与衬底贴合不紧密的问题。再次，因为石墨与金属的接触可以采用边缘接触的方法，所以更有利于对全氮化硼包夹的空气敏感样品的加工。

然而，采用石墨作为二维材料与金属之间接触的“桥梁”还存在一个至关重要的技术难题，即对石墨电极的拾取会极大地增加微纳器件制备难度。目前拾取石墨的方法就是用氮化硼(h-BN)直接对未经过任何处理的石墨进行拾取，这种拾取方法存在的问题如下：在微纳器件制备中需要多少个石墨电极就需要拾取多少次石墨，例如，一个微纳器件需要6个石墨电极，则现有方法需要拾取6次石墨，且在拾取过程中，并不是每一次拾取都能够获得需要的石墨电极，会有拾取失败的情况。这就意味着，如果需要6个石墨电极，那么至少需要拾取6次石墨。因此，拾取石墨的环节使微纳器件的制备过程非常繁复，增加了微纳器件的制备难度。

另外，在多层堆叠的器件的制备中，由于需要多次拾取目标二维材料，每一层二维材料均需要拾取相应的石墨电极用做接触，也就是说，每一层二维材料都需要与设定数量的石墨电极的一端接触，如此导致拾取次数成倍增加，相应地，石墨电极拾取的成功率会随着拾取次数的增加而极大降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种拾取石墨电极组的方法，所述方法能够提高对石墨电极组的拾取效率和成功率，降低微纳器件的制备过程的繁复程度，提高微纳器件制备的成功率。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种拾取石墨电极组的方法，所述方法步骤如下：