國防科技大學前沿交叉學科學院副研究員朱夢劍、教授秦石喬課題組與北京大學化學與分子工程學院教授彭海琳課題組合作，設(shè)計了一種梯度表面能調(diào)控的復合型轉(zhuǎn)移媒介，可控制調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移過程中的表界面能，保證了晶圓級超平整石墨烯向目標襯底(硅片、藍寶石等)的干法貼合與無損釋放，得到了晶圓級無損、潔凈、少摻雜均勻的超平整石墨烯薄膜，展示了均勻的高遷移率器件輸運性質(zhì)，觀測到室溫量子霍爾效應及分數(shù)量子霍爾效應，并構(gòu)筑了4英寸晶圓級石墨烯熱電子發(fā)光陣列器件，在近紅外波段表現(xiàn)出顯著的輻射熱效應。該轉(zhuǎn)移方法具有普適性，也適用于其它晶圓級二維材料(如氮化硼)的轉(zhuǎn)移。

該研究設(shè)計制備的表面能梯度分布的轉(zhuǎn)移媒介，其中冰片小分子層吸附在石墨烯表面，有效降低了石墨烯的表面能，保證石墨烯向目標襯底貼合過程中，襯底的表面能遠大于石墨烯的表面能，進而實現(xiàn)良好的干法貼合；另一方面，轉(zhuǎn)移媒介上層的PDMS高分子膜具備最小的表面能，能夠?qū)崿F(xiàn)石墨烯的無損釋放。

該轉(zhuǎn)移方法還具有其他特點，比如，PDMS作為支撐層可以實現(xiàn)石墨烯向目標襯底的干法貼合，減少界面水氧摻雜；容易揮發(fā)的冰片作為小分子緩沖層能有效避免上層PMMA高分子膜對石墨烯的直接接觸和殘留物污染，得到潔凈的石墨烯表面；高分子PMMA層的剛性使得石墨烯轉(zhuǎn)移后依舊保持超平整的特性。

此外，梯度表面能調(diào)控轉(zhuǎn)移方法可作為晶圓級二維材料(石墨烯、氮化硼、二硫化鉬等)向工業(yè)晶圓轉(zhuǎn)移的通用方法，有望為高性能光電子器件的集成奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

(來源：科學網(wǎng))