本發(fā)明涉及器件加工方法，尤其是一種二維材料的加工方法。

背景技術(shù)：

作為一種典型的二維材料，石墨烯在2004年首次被發(fā)現(xiàn)并因?yàn)槠洫?dú)特的性質(zhì)了引發(fā)人們廣泛而持續(xù)的關(guān)注。英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈?蓋姆和康斯坦丁?諾沃肖洛夫也因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)石墨烯而獲得2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。在石墨烯研究熱潮的帶動(dòng)下其他二維材料如硫化鉬、氮化硼等也相繼被研發(fā)出來并實(shí)現(xiàn)器件化應(yīng)用，表現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)異的器件性能。為了實(shí)現(xiàn)二維材料的器件化應(yīng)用往往需要結(jié)合一定的圖形化工藝，實(shí)現(xiàn)諸如石墨烯納米帶、納米孔洞等結(jié)構(gòu)，以完成器件制備和性能實(shí)現(xiàn)。光刻是一種常用的圖形化方法，但其復(fù)雜的工藝流程往往會(huì)在二維材料表面引入雜質(zhì)，從而極大地影響器件性能。激光直寫技術(shù)可以避免化學(xué)物質(zhì)的使用和界面污染，但其圖形化制備成本較高，大規(guī)模實(shí)現(xiàn)也受制于較低的直寫速率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種操作簡(jiǎn)單、使用方便的實(shí)現(xiàn)二維材料圖形化的方法。該方法利用KrF準(zhǔn)分子激光器，選用一維或二維位相光柵可分別在二維材料上實(shí)現(xiàn)條紋或孔洞結(jié)構(gòu)。該方法不需要復(fù)雜的儀器和工藝，操作簡(jiǎn)單，且對(duì)二維材料具有普適性，可實(shí)現(xiàn)二維材料的器件化應(yīng)用。

本發(fā)明中的一種實(shí)現(xiàn)二維材料圖形化的方法，采用儀器包括襯底、二維材料薄膜、位相光柵和激光；襯底是二維材料薄膜的生長(zhǎng)或轉(zhuǎn)移模板，位相光柵是用于產(chǎn)生空間干涉圖形的光學(xué)元件，激光為波長(zhǎng)248nm的KrF準(zhǔn)分子激光；二維材料薄膜為單層石墨烯；實(shí)現(xiàn)二維材料圖形化包括如下步驟：

1）將轉(zhuǎn)移過單層石墨烯材料的二氧化硅/硅襯底放置在操作臺(tái)上；

2）將位相光柵放置在樣品上方，根據(jù)需求可選擇一維或二維位相光柵實(shí)現(xiàn)石墨烯納米帶或納米孔洞結(jié)構(gòu)；

3）使用激光照射位相光柵和樣品；激光通過位相光柵發(fā)生相干現(xiàn)象形成激光能量的空間分布，照射到石墨烯上實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的圖形化結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，所述襯底材料為硬質(zhì)襯底或柔性襯底。所述硬質(zhì)襯底為二氧化硅、硅、藍(lán)寶石或玻璃。所述柔性襯底為聚合物膜。

作為優(yōu)選，所述二維材料膜為石墨烯、硫化鉬或氮化硼制成。

本發(fā)明的有益效果：1、采用非接觸方式，快速、大規(guī)模實(shí)現(xiàn)二維材料的圖形化，避免復(fù)雜流程對(duì)二維材料的污染；2、襯底選擇的多樣性。適用于硬質(zhì)的襯底（如二氧化硅/硅、藍(lán)寶石、玻璃等）以及柔性襯底（聚合物膜）等；3、材料選擇的多樣性?？捎糜趯?shí)現(xiàn)圖形化的材料包括石墨烯、硫化鉬、氮化硼等二維材料及其他有機(jī)、無機(jī)薄膜材料。

附圖說明

圖1為一種實(shí)現(xiàn)二維材料圖形化的方法的流程示意圖。

圖2為二維材料轉(zhuǎn)移到襯底上的示意圖。

圖3為一維位相光柵實(shí)現(xiàn)的納米帶結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為二維位相光柵實(shí)現(xiàn)的納米網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為條紋狀石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡圖像。

圖6為孔洞狀石墨烯納米網(wǎng)結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡圖像。

圖中標(biāo)記：11、襯底，12、二維材料薄膜，13、位相光柵，14、激光，21、襯底，31、襯底。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明的上述主題的范圍僅限于上述實(shí)施例。

如圖1-4所示，一種實(shí)現(xiàn)二維材料圖形化的方法，采用儀器包括襯底11、二維材料薄膜12、位相光柵13和激光14；襯底11是二維材料薄膜12的生長(zhǎng)或轉(zhuǎn)移模板，位相光柵13是用于產(chǎn)生空間干涉圖形的光學(xué)元件，激光14為波長(zhǎng)248nm的KrF準(zhǔn)分子激光；襯底11材料為二氧化硅或硅，二維材料薄膜12為單層石墨烯；實(shí)現(xiàn)二維材料圖形化包括如下步驟：

1）將轉(zhuǎn)移過單層石墨烯材料的二氧化硅/硅襯底放置在操作臺(tái)上；

2）將位相光柵放置在樣品上方，根據(jù)需求可選擇一維或二維位相光柵實(shí)現(xiàn)石墨烯納米帶或納米孔洞結(jié)構(gòu)；

3）使用激光照射位相光柵和樣品；激光通過位相光柵發(fā)生相干現(xiàn)象形成激光能量的空間分布，照射到石墨烯上實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的圖形化結(jié)構(gòu)。

如圖5-6所示，從圖中可以看到大規(guī)模圖形化的條狀納米帶和孔洞狀納米網(wǎng)結(jié)構(gòu)，圖形周期約為2um。

本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)二維材料圖形化的方法的有益效果：1、采用非接觸方式，快速、大規(guī)模實(shí)現(xiàn)二維材料的圖形化，避免復(fù)雜流程對(duì)二維材料的污染；2、襯底選擇的多樣性。適用于硬質(zhì)的襯底（如二氧化硅/硅、藍(lán)寶石、玻璃等）以及柔性襯底（聚合物膜）等；3、材料選擇的多樣性。可用于實(shí)現(xiàn)圖形化的材料包括石墨烯、硫化鉬、氮化硼等二維材料及其他有機(jī)、無機(jī)薄膜材料。