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摘 要

本文首先对二维材料的概念、意义、研究重点和制备方法进行简单介绍；并分析了基底转移对二维材料发展重要性；然后从了目前主流的几个二维材料转移方法，包括湿化学转移法，机械剥离法、roll-to-roll转移技术、干法转移、电化学转移技术，分析这几种方法的优劣；从中选择最优的方法从而设计一套转移系统，详细介绍系统的组成并给出CAD图纸；最后展望了二维材料转移系统的发展前景。

关键词：二维材料 转移方法 转移系统

Design of Two - dimensional Material Transfer Systemv

Abstract

In this paper, the definition, significance, research focus and preparation method of two-dimensional materials are briefly introduced. The author analyzed the importance of substrate transfer to the development of two-dimensional materials Then, two two-dimensional materials transfer methods, including wet chemical transfer The method of mechanical stripping, roll-to-roll transfer technology, dry transfer, electrochemical transfer technology, analysis of the advantages and disadvantages of these methods; select the optimal method to design a transfer system, detailing the composition of the system And the CAD drawings are given. Finally, the development prospect of the two-dimensional material transfer system is prospected.

Keywords:Two - dimensional material transfer method transfer system

目录

摘要……………………………………………………………………………1

Abstract……………………………………………………………………2

引言……………………………………………………………………………4

第一章二维材料简介……………………………………………………… 5-9

1.1定义…………………………………………………………………………5

1.2性能…………………………………………………………………………5

1.3应用…………………………………………………………………… 5-8

1.4目前问题………………………………………………………………… 8

1.5近期发现………………………………………………………………8-9

第二章以石墨烯为代表的二维材料的制备和转移................................9-11

2.1制备………………………………………………………………………9

2.2转移………………………………………………………………………10

2.3技术前景…………………………………………………………………11

第三章系统设计…………………………………………………………11-16

3.1系统简介………………………………………………………………11-12

3.2系统组成………………………………………………………………12-15

3.3操作步骤…………………………………………………………………16

3.4系统优点…………………………………………………………………16

第四章展望……………………………………………………………………16

参考文献…………………………………………………………………18-20

致谢……………………………………………………………………………21

引言

二维晶体材料由单个原子层或低原子层晶体材料组成，电子仅在2 d内不自由移动，在纳米尺度上可达到纳米级材料的一定尺寸。随着2004年曼彻斯特大学Geim小组成功从较厚的石墨上剥离出单原子层的石墨烯，二维材料逐渐进入人们视野并为人们所熟知。

虽然石墨烯仅有一个原子层，但是它具有优良的力学和和电学性能，其独特的结构、能带狄拉克锥和可调的费米能级等特性为人们探索凝聚态物理学的一些基本问题提供了更多的研究空间，如量子霍尔效应、各种应用和透明电极的发展。后续分离出来的氮化硼（BN）、二硫化钼（MoS2）也在凝聚态物理领域有着广泛研究，在材料研究领域兴起了一场“God Rush（淘金热）”。

石墨烯具有多种制备方法，常见的技术主要有：微机械剥离法、化学气相沉积技术（CVD），离子插层法等。其中，微机械剥离法就是2004年最初发现石墨烯所采用的方法，即采用胶带从石墨体材料上先剥离出少层石墨，然后再借助石墨原子层与基片间的作用力大于层间范德华力将其转移到衬底上。此方法操作简单、能制备高质量的石墨烯，但所制备的石墨烯面积小、成功率低。相比微机械剥离法，采用CVD技术生长的石墨烯具有面积大、产量高、层数易于控制等特点。目前，商业化的石墨烯多采用Cu为衬底，因为Cu具有极低的溶碳率，这为CVD生长石墨烯提供了优良的碳源。

无论是什么方法，除非是直接在目标基底上生成材料，否则都需要面对材料转移的问题。目前比较流行的转移方案有有湿化学转移法，机械剥离法、roll-to-roll转移技术、干法转移、电化学转移技术。因为基于石墨烯的研究较多，使用的范围较广，所以本文以代表性材料石墨烯为例，简单介绍湿化学转移法，并以该方法为思路，设计一套通用性较高的二维材料的转移系统。

第一章二维材料简介

1.1定义

自2004年石墨烯发现以来，二维材料就成为了类石墨烯的原子级二维晶体的新名词。从广义上讲，二维材料是指在材料在一个维度上的尺寸远小于另外两个维度的材料，除了类石墨烯材料以外，还包括超薄膜、超晶格、量子阱等。狭义上讲，二维材料指类石墨烯二维晶体材料，主要包括：石墨烯、氧化石墨烯、过渡金属氧属化合物、黒磷、、氮化硼等。

1.2性能

二维材料因其比体材料少一个维度，并具有原子级的厚度，使其具有高载流子迁移率、大的表面积和优异的光电性能在微电子、光电子器件等领域具有广泛的应用。例如：高电子迁移率场效应晶体管、太赫兹器件、光电探测器、超级电容器等。

1.3应用

（1）超级电容器

电容器需要充放电速度快性能好，很高的能量密度、运行稳定，而二维材料很好的满足这样的要求，成为目前解决能源存储问题的最佳选择。为了适合方便携带的、可弯曲性的、超薄性的超级电容器快速发展，2 D层状结构材料成为最好的选择。2D材料具有良好的力学性能做电容器电极材料，可以卷曲，还不会导致性能的重大损失。

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