[发明专利]一种定点转移二维材料到超薄低应力氮化硅悬空膜的方法

摘要

本发明公开了一种定点转移二维材料到超薄低应力氮化硅悬空膜的方法，该方法包括：第一步通过湿法刻蚀，将化学气相沉积生长的二维材料从生长衬底转移到空白衬底；第二步借助PVA薄膜和转移台，将空白衬底上特定区域的二维材料，转移到超薄低应力氮化硅悬空膜上。转移过程中通过PVA薄膜和氮化硅悬空膜之间的牛顿环，判断和调节PVA薄膜对氮化硅悬空膜的压力，保证氮化硅悬空膜的密封性和完整性。本发明可以将生长衬底上的二维材料无损的转移到超薄低应力氮化硅悬空膜上；实现特定微区样品的选择性转移，以及精确控制所转移的二维材料在氮化硅悬空膜上的位置；本发明能够降低转移过程对氮化硅悬空膜的污染和机械损伤，并提高二维材料的利用率。

主权项

1.一种定点转移二维材料到超薄低应力氮化硅悬空膜的方法，所述超薄低应力氮化硅悬空膜为：硅基底上开有一个孔，孔上覆盖有20-300纳米厚度的超薄低应力氮化硅悬空膜，在氮化硅悬空膜的中部有金属电极；其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤1：将二维材料从生长衬底转移到空白衬底上/n在有二维材料的生长衬底上旋涂一层PMMA，然后放到刻蚀液中刻蚀，使粘附在PMMA薄膜上的二维材料与衬底分离，此时生长衬底上的二维材料被转移到PMMA薄膜上；PMMA薄膜在去离子水中清洗后，漂浮在水面上，用空白衬底捞起，然后在60-180℃加热5-20分钟；最后在丙酮中浸泡5-10分钟，去除覆盖在二维材料上的PMMA薄膜，所述二维材料被转移到空白衬底上；/n步骤2：将空白衬底上的二维材料转移到超薄低应力氮化硅悬空膜上并与电极接触/nⅰ）制备聚乙烯醇（PVA）牺牲层/n配制20-50克/升的PVA去离子水溶液，将PVA溶液倒在的光盘表面，干燥后形成PVA薄膜；/nⅱ）在载玻片中部依次堆叠PDMS薄膜和带有尖角的PVA薄膜，然后将载玻片固定到转移台的夹具上；将载有二维材料的衬底固定在转移台的样品台上，通过调节样品台上的微距旋钮，在显微镜辅助下使PVA薄膜的一个尖角盖在待转移的二维材料上；打开转移台的加热装置，在60-80℃保温8-15分钟后抬起载玻片，PVA薄膜与PDMS薄膜分离并留在样品表面，关闭加热装置冷却至室温；将PVA薄膜从衬底表面揭下，二维材料从衬底转移到PVA薄膜上；/nⅲ）将PVA薄膜有二维材料的一面朝上，贴到载玻片上PDMS的中心，然后固定到转移台的夹具上；将超薄低应力氮化硅悬空膜固定到转移台的样品台上；在显微镜辅助下调节微距旋钮，使PVA薄膜上待转移的二维材料位于氮化硅悬空膜的电极和氮化硅悬空膜外的基底上方；慢慢下降二维材料样品，使其与氮化硅悬空膜的基底先接触，此时在接触点周围会出现牛顿环；/nⅳ）打开加热装置，加热到60-80℃；在加热过程中因为热膨胀效应，与氮化硅悬空膜的基底部分接触的二维材料对基底的压力逐渐增大，牛顿环逐渐从氮化硅悬空膜的基底向氮化硅悬空膜中央扩展；向上调节二维材料样品的位置，降低对氮化硅悬空膜的压力，保持氮化硅悬空膜上的牛顿环在加热过程中不会消失；/nⅴ）加热到60-80℃后，向上抬起载玻片，使PDMS薄膜脱离PVA薄膜，粘附在PVA薄膜上的待转移二维材料留在氮化硅悬空膜上，在重力作用下与氮化硅悬空膜中部的电极接触；在60-80℃保温8-15分钟后，关闭加热装置，冷却到室温；用去离子水去除覆盖在二维材料上的PVA薄膜，此时所述二维材料被转移到超薄低应力氮化硅悬空膜上。/n