一种二维材料转移装置及转移方法与流程

本发明涉及材料加工，具体涉及一种二维材料转移装置及转移方法。

背景技术：

1、二维材料因自身优异的理化特性，使其在微电子、光电集成及传感领域都具备巨大的应用潜力。二维材料已然成为了产业与学术的“宠儿”。在对二维材料进行光刻、刻蚀等工艺前需将其从生长基底转移至目标衬底上。

2、目前实验室常用手段难以实现大面积、高效、无损以及洁净的转移。现有二维材料转移，通常使用高分子有机物如pmma，pmds等作为生长基底与目标衬底之间的二维材料承载膜。高分子有机物易残留，难以完全去除，难以实现二维材料洁净转移。且转移后通常二维材料与目标衬底之间存在气泡，进而造成二维材料破损，二维材料难以实现大面积、无损转移；气泡问题也会随着转移面积的增加而愈发严重。

3、因此需要一种可实现生长基底与目标衬底直接紧密贴合，进而实现二维材料大面积、高效、无损转移的方法与装置。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种二维材料转移装置及转移方法。通过静电力，可以实现二维材料生长基底与目标衬底的直接接触转移，在转移过程中避免了有机高分子材料，可以实现二维材料洁净转移。且能够通过局部真空方式，解决由于生长基底与目标衬底之间存在的气泡，实现大面积二维材料的无损转移。

2、一方面，本技术实施例提供二维材料转移装置，包括

3、承载部，承载部具有用于承载目标衬底和生长有二维材料的生长基底的承载台，

4、按压部，按压部具有用于按压目标衬底和生长基底的按压台，按压部可向靠近承载部的方向移动从而使按压台朝向承载台移动，按压部可向远离承载部的方向移动从而使按压台远离承载台，

5、密封件，密封件位于承载部和按压部之间，通过按压部向承载部移动可使承载部、密封件和按压部之间形成密闭空间，

6、在承载部和/或者按压部上设置有用于连通密闭空间与外界的抽真空装置的气路，

7、静电产生部，用于对所述目标衬底产生静电，从而使目标衬底和二维材料生长衬底之间产生静电力。，

8、加热部，用于对承载部加热。

9、根据本技术第一方面的实施方式，密闭空间包括位于承载台与按压台之间的第一区间和环绕第一区间外周的第二区间。

10、根据本技术第一方面前述任一实施方式，气路包括第一气路和第二气路，

11、第一气路的与密闭空间连通的气体进出口位于第一区间的区域内，

12、第二气路的与密闭空间连通的气体进出口位于第二区间的区域内。

13、根据本技术第一方面前述任一实施方式，第一气路、第二气路均设置在承载部上。

14、根据本技术第一方面前述任一实施方式，在承载台的表面设置有环形凹槽，第一气路的气体进出口设置于环形凹槽上；

15、和/或

16、第二气路的气体进出口设置在第二区间所对应的承载部的表面。

17、根据本技术第一方面前述任一实施方式，承载台和按压台的台面均为微米级平面度的精加工面。

18、根据本技术第一方面前述任一实施方式，加热部和按压部分别设置在承载部的相对两侧，

19、加热部包括加热台和位于承载部与加热台之间的绝缘导热板，加热台与加热器件连接，

20、绝缘导热板的与承载部相邻的一侧与承载部贴合，加热台的与绝缘导热板相对的一侧设置有隔热板。

21、根据本技术第一方面前述任一实施方式，按压部与驱动机构连接，在驱动机构的作用下，按压部可向靠近承载部的方向移动，或者向远离承载部的方向移动。

22、根据本技术第一方面前述任一实施方式，驱动机构包括基板和设置在基板上的可相对于基板运动的驱动杆，驱动杆与按压部连接。

23、根据本技术第一方面前述任一实施方式，按压部与包括按压底板和按压顶板，按压底板与按压顶板之间通过连接柱连接，静电产生部设置在按压底板与按压顶板之间，按压底板位于按压顶板与承载部之间，按压台设置在按压底板与承载部相邻的一侧。

24、根据本技术第一方面前述任一实施方式，二维材料转移装置还包括

25、基座，按压顶板通过弹性件与基座连接，

26、驱动机构，驱动机构设置在基座上，驱动机构包括可相对基座运动的驱动杆，通过驱动驱动杆向按压顶板的方向移动，可以驱动按压部向承载部的方向移动，

27、通过驱动驱动杆向背离按压顶板的方向移动，可以使按压部在弹性件的作用下向远离承载部的方向移动。

28、根据本技术第一方面前述任一实施方式，驱动机构包括设置在驱动杆上的齿条，和设置在基座上的驱动齿轮，驱动齿轮与齿条相啮合，驱动齿轮由驱动电机或者摇杆驱动。

29、根据本技术第一方面前述任一实施方式，驱动杆的与按压顶板相邻的一端设置有压板，压板与按压顶板之间设置有压力传递球体，压板具有朝向按压顶板凸出的、用于限制压力传递球体运动范围的凸环，凸环的高度小于压力传递球体的直径。

30、根据本技术第一方面前述任一实施方式，在驱动杆与压板之间设置有绝缘隔热板。

31、根据本技术第一方面前述任一实施方式，在基座上设置有可相对于基座运动的球头导杆，在按压顶板的与球头导杆相邻的侧面设置有与球头导杆的球头配合的导向孔。

32、根据本技术第一方面前述任一实施方式，在基座上设置有具有通孔的绝缘导向套，通孔贯穿基座，球头导杆穿过通孔。

33、根据本技术第一方面前述任一实施方式，驱动杆贯穿基座。

34、根据本技术第一方面前述任一实施方式，静电产生部包括多个静电发生电极，多个静电发生电极呈阵列形式排布。

35、根据本技术第一方面前述任一实施方式，静电产生部与按压底板之间设置有绝缘隔热垫高块。

36、另一方面，本技术实施例提供二维材料转移方法，方法包括如下步骤：

37、将生长有二维材料的生长基底与目标衬底在真空环境中贴合，

38、在真空环境中对目标衬底施加电荷，通过静电力使生长基底与目标衬底保持紧密贴合状态，

39、将贴合后的生长基底于目标衬底从转移至反应液中，通过化学反应刻蚀生长基底，从而将二维材料从生长基底转移至目标衬底上。

40、另一方面，二维材料转移方法，应用于如上述的二维材料转移装置，方法包括如下步骤：

41、将目标衬底放置在承载部，

42、将生长基底放置于目标衬底上，

43、控制按压部向承载台移动，以使承载部、密封件和按压部之间形成密闭空间，

44、控制按压部继续向承载台移动，以使生长基底与目标衬底贴合，

45、控制抽真空装置将密闭空间变成真空环境，

46、控制加热部对承载部加热，以干燥目标衬底，

47、控制静电产生部对目标衬底施加电荷，以使生长基底与目标衬底保持紧密贴合状态，

48、控制静电产生部停止施加电荷，控制抽真空装置将密闭空间恢复成非真空环境，

49、将紧密贴合的生长基底与目标衬底放置于反应液中以通过化学反应刻蚀生长基底，从而将二维材料从生长基底转移到目标衬底上。

50、本技术实施例的二维材料转移装置，通过承载部、按压部、密封件形成密闭空间，并通过外部抽真空装置使密闭空间内形成负压环境，使得放置于承载部上的目标衬底位于真空环境的同时还能吸附于承载部上，生长基底与目标衬底的贴合过程在真空环境中进行可保证生长基底与目标衬底的贴合度，因为目标衬底与生长基底之间几乎不存在空气，因此最终贴后后不产生气泡。同时，通过设置静电产生部对密闭空间产生静电，使得按压部的按压台与密闭空间内的生长基底的内部电场受静电产生部产生的电荷影响，最终使得目标衬底表面带电荷，在静电力的作用下生长基底保持与目标衬底的直接紧密贴合，此时生长基底上二维材料也与目标衬底紧密、均匀的贴合，避免使用有机高分子材料，实现洁净转移。