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2D轉印變簡單了

公告類型: 奈米新知
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荷蘭科學家首度研發出轉移2D材料(如石墨烯或二硫化鉬)的乾技術。這項採用黏滯壓印(viscoelastic stamps)的新技術具有快速、有效、乾淨的優點,比傳統的濕技術簡單許多,也因為過程中樣品不受任何毛細作用力影響,能用於製備自由懸空的2D結構。

2D材料近年來在全球實驗室倍受矚目,它們的電性與機械特性都與3D材料大不相同,這意味著2D材料可以應用在許多全新的裝置裡,像是低電功率電子線路、低成本可撓式顯示器、感應器,甚至是能製作在各種表面的可撓式電子裝置。

最有名的2D材料是石墨烯(單原子厚的碳膜)與過度金屬二硫化物。在實際應用時,這些材料必須以人工堆疊的方式轉移到基板上,以形成異質結構。這類技術大多涉及濕化學,而濕技術使用的化學物質常會汙染2D材料,嚴重影響它們的電性與物理性質;此外,化學物質與材料間的毛細力也可能造成2D結構崩塌。乾技術能解決以上所有問題。

由Herre van der Zang與Gary Steele帶領的科夫里奈米科學研究所(Kavli Institute of Nanoscience)團隊以名為Gelfilm的商用黏滯材料製造出一層透明薄膜做為印子(stamp)。他們利用有名的膠帶法由3D材料上剝下一層層的2D材料,借光學顯微鏡之助,他們選擇剝下的樣品中最薄的薄片,將其固定在顯微鏡樣品台上,再將印子蓋在樣品上,藉此將樣2D薄片轉移至印子。

研究人員接著將印子捺在樣品表面,再慢慢剝離印子,便能將薄片轉移至樣品上。研究人員可以經由透明印子看見樣品,因此能以次微米的精準度將薄片置於基板表面任何地方。團隊成員Andres Castellanos-Gomez指出,製作印子的矽樹脂在短時間內行為像一般彈性固體,但時間一久就會產生流動性,類似黏性玩具(sticky hands toys)。若將這種樹脂置於物體表面,一段時間後樹脂便會開始流動並與該表面緊密黏著,藉此現象,該團隊不需黏著劑就能讓薄片附著到印子上。而將樣品緩慢剝離印子表面,能使黏滯材料脫離,而將薄片留在基板表面。

該團隊以此技術將石墨烯片轉移至六角氮化硼(h-BN)基板,過程只花不到15分鐘。他們還將單層二硫化鉬(MoS2)轉移至預先製作了不同大小孔洞的二氧化矽/矽基板上,這種懸空的單層二硫化鉬或許能應用在機械共振器上。他們也成功將2D材料轉印到氮化矽薄膜以及多孔碳薄膜上。詳見近期出刊的2D Materials | doi:10.1088/2053-1583/1/1/011002。


原始網站:https://nano.nchc.org.tw/index.php?apps=news&mod=welcome&action=show&gid=956
譯者/譯者服務單位:洪士傑/奈米科學網特約編輯   責任編輯:蔡雅芝 
發布日期: 2014/05/05
發布人員: 王芊樺