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化學(xué)氣相沉積(CVD)方法制備出的二維過渡金屬硫化物(TMDCs)的轉(zhuǎn)移方法有兩類,一類是化學(xué)刻蝕媒介法,該方法操作簡單,但刻蝕會(huì)嚴(yán)重退化樣品的品質(zhì),使得其遷移率顯著降低;另一類是物理轉(zhuǎn)移媒介法,該方法不需要刻蝕,但是生長過程的高溫環(huán)境使得襯底和樣品接觸更強(qiáng),阻礙了該方法的推廣應(yīng)用。因此,尋找一種無損轉(zhuǎn)移的方法對(duì)于TMDCs材料的應(yīng)用發(fā)展是非常重要的。
近日,清華大學(xué)化學(xué)系焦麗穎等人設(shè)計(jì)了一種水溶性轉(zhuǎn)移媒介,該媒介有PVP和PVA兩種聚合物組成,可以實(shí)現(xiàn)CVD TMDCs材料的無損轉(zhuǎn)移和堆疊。該方法可以用于多種襯底的轉(zhuǎn)移,并且可以批量重復(fù)轉(zhuǎn)移,保證樣品的固有性質(zhì)不被退化。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該方法同樣適用于其他CVD 生長的二維材料的轉(zhuǎn)移和堆疊,并且可以保證材料的原有質(zhì)量,對(duì)于基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用都具有很高價(jià)值的適用性。
這種媒介由PVP和PVA兩種聚合物組成,上層的PVP薄膜因其較強(qiáng)的粘附力和良好的潤濕能力,作為粘附層,確保和二維TMDCs材料有合適的接觸。為了增強(qiáng)底層的潤濕能力,作者又增加了一個(gè)NVP單體,其表面能和二維TMDCs材料在PVP溶液中的表面能接近。同時(shí),PVA薄膜作為支持層,固定 PVP的形狀。這兩種聚合物的結(jié)合保證了媒介-樣品的強(qiáng)接觸和媒介有效的強(qiáng)度,二者對(duì)將CVD TMDCs材料從生長襯底上剝離是至關(guān)重要的。由于,這兩種聚合物均為水溶性的,轉(zhuǎn)移過程簡單可重復(fù),并且對(duì)樣品原有性質(zhì)沒有影響。
焦麗穎等人設(shè)計(jì)的由兩種聚合物組成的雙層水溶性媒介,可以實(shí)現(xiàn)CVD生長的二維TMDCs材料的無損轉(zhuǎn)移和堆疊。媒介-樣品的強(qiáng)接觸和媒介的水溶性能夠使 CVD生長的二維TMDCs材料比較容易和簡潔地實(shí)現(xiàn)物理轉(zhuǎn)移。這項(xiàng)工作推動(dòng)了二維TMDCs材料在光電和電子領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。