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清华大学ACS Nano设计一种水溶性转移媒介

有机化学液相堆积(CVD)方式制取出的二维衔接金属硫化物(TMDCs)的转移方式有两大类，一类是有机化学离子注入媒介法，该方式实际操作简易，但离子注入会比较严重衰退样品的质量，促使其电子密度明显减少;另一类是物理学转移媒介法，该方式不用离子注入，可是生长全过程的高溫自然环境促使衬底和样品触碰更强，阻拦了该方式的应用推广。因而，找寻一种高质量转移的方式针对TMDCs原材料的运用发展趋势是十分关键的。

近日，清华大学化学系焦丽颖等设计方案了一种水溶转移媒介，该媒介有PVP和PVA二种高聚物构成，能够完成CVD TMDCs原材料的高质量转移和层叠。该方式能够用以多种多样衬底的转移，而且能够大批量反复转移，确保样品的原有特性不被衰退。根据试验认证，该方式一样适用别的CVD 生长的二维材料的转移和层叠，而且能够确保原材料的原来品质，针对基础研究和具体运用都具备很高使用价值的适用范围。

【转移基本原理介绍】

这类媒介由PVP和PVA二种高聚物构成，顶层的PVP塑料薄膜以其较强的黏附力和优良的湿润工作能力，做为黏附层，保证和二维TMDCs原材料有适合的触碰。为了更好地提高最底层的湿润工作能力，创作者又提升了一个NVP单个，其表面和二维TMDCs原材料在PVP水溶液中的表面贴近。另外，PVA塑料薄膜做为适用层，固定不动 PVP的样子。这二种高聚物的融合确保了媒介-样品的强触碰和媒介合理的抗压强度，二者对将CVD TMDCs原材料从生长衬底上脱离是尤为重要的。因为，这二种高聚物均为水溶的，转移全过程简易可反复，而且对样品原来特性沒有危害。

【文图分析】

图1 CVD生长的MoS2的转移：(a)运用水溶两层高聚物转移CVD MoS2的步骤平面图;(b，c)CVD MoS2样品转移前后左右的电子光学显微镜成像和AFM成像(插画图片)，插画图片比例尺精度：2μm;(d)转移到多孔结构碳网格图上的MoS2片状的TEM成像，插画图片为该样品的高辨别TEM成像，比例尺精度为：2μm;(e，f)d图部位1和部位2的挑选地区电子衍射(SAED)图象。

图2 转移后的单面MoS2的定性分析：(a，b)CVD MoS2转移前后左右的拉曼光谱投射成像;(c，d)MoS2转移前后左右的典型性拉曼光谱分析和光致发光(PL)光谱仪;(e)真空下，由PVP PVA媒介转移的 MoS2片状制取的FET的输运曲线图，从下高于一切，偏压各自为1，10，100，500和100mV，插画图片为元器件的光学图像;(f)各自由PVP PVA 媒介转移(红色方块)和由PMMA媒介转移(蓝色方块)的MoS2-FET的电子密度和电源开关比的较为，从图上，很显著地看得出，由PVP PVA媒介转移的 MoS2的电子密度超过由PMMA媒介转移的MoS2的样品，表明PVP PVA媒介在转移全过程对MoS2的原来品质危害不大。

图3 在不一样衬底上的不一样CVD生长的二维材料的转移：(a，b)CVD生长的1L MoxWyS2样品转移前后左右的电子光学成像;(c，d)CVD生长的MoS2/WS2异质结转移前后左右的电子光学成像;(e，f)CVD生长的MoS2片状在Au/Si衬底和PMMA塑料薄膜上的转移。

【汇总】

焦丽颖等设计方案的由二种高聚物构成的两层水溶媒介，能够完成CVD生长的二维TMDCs原材料的高质量转移和层叠。媒介-样品的强触碰和媒介的水溶可以使CVD生长的二维TMDCs原材料较为非常容易和简约地完成物理学转移。此项工作中促进了二维TMDCs原材料在光学和电子器件行业的运用发展趋势。

【备注名称】

该科研成果最近发布在ACS Nano (IF:12.881) 上，参考文献连接：Universal Transfer and Stacking of Chemical Vapor Deposition Grown Two-Dimensional Atomic Layers with Water-Soluble Polymer Mediator (DOI: 10.1021/acsnano.6b00961)

来源于：材料牛

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