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發布時間：2025-08-01 14:16:22 人氣：
二維材料轉移應用之
扭轉雙層石墨烯異質結的構建
單層石墨烯
二維材料轉移
異質結構建
雙層石墨烯異質結是由兩個單層石墨烯通過堆疊方式構建而成的二維材料結構，其制備過程通常采用干法轉移技術實現高質量的界面貼合。與天然石墨烯層狀結構不同，人工構建的雙層石墨烯異質結具有更高的結構可控性，尤其在層間距、對齊方式以及與其他材料的集成方面展現出明顯優勢。
此外雙層石墨烯異質結也為構建多功能異質結構提供了堅實基礎。
轉移結構
○目標異質結結構：
雙層石墨烯異質結
兩個單層石墨烯分別是：
硅襯底上的單層石墨烯
PDMS/PC轉移頭上的單層石墨烯
兩個單層石墨烯厚度均為0.4nm左右，對二維材料轉移設備的綜合性能要求非常高。
轉移前準備
硅襯底上的單層石墨烯
通過機械剝離膠帶撕取石墨烯樣品，然后將膠帶貼在硅片上，再撕掉膠帶，顯微鏡下觀察尋找單層石墨烯區域
PDMS/PC轉移頭上的單層石墨烯
此處采用滴球法，先在載玻片上形成一個載玻片—PDMS—PC結構的轉移頭
通過轉移頭上的PC粘取另一個襯底上的單層石墨烯
最終形成一個單層石墨烯—PC—PDMS—載玻片的多層結構
滴球法PDMS/PC轉移頭示意圖
轉移過程
整體轉移步驟示意圖
依次找到襯底和PDMS/PC轉移頭上合適大小的單層石墨烯，初步對準
視野中上下兩個單層石墨烯初步對準↑
通過移動載玻片位移平臺的XY軸，調整載玻片上的單層石墨烯樣品，使之與下層襯底上的單層石墨烯上下堆疊
移動載玻片位移平臺XY軸，堆疊單層石墨烯↑
分別切換不同倍率物鏡觀察，緩慢下降載玻片Z軸進行貼合
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左右滑動，查看更多
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緩慢下降載玻片Z軸進行貼合↑
20X物鏡下觀察兩個單層石墨烯貼合情況↑
50X物鏡下觀察兩個單層石墨烯貼合情況↑
貼合完成后，再切換到5X物鏡觀察，加熱一段時間后，開始緩慢上抬載玻片Z軸使得PC與PDMS脫離
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左右滑動，查看更多
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脫離后，移開載玻片位移平臺，觀察轉移效果
成功在襯底上轉移出雙層石墨烯異質結↑
后續可用溶劑浸泡硅片，洗掉PC，留下雙層石墨烯異質結
應用擴展
如果以特定扭轉角（1.1°）進行單層石墨烯的堆疊，此時則會形成魔角石墨烯，這是近年來研究最為廣泛的莫爾超晶格材料，有許多新奇的物理特性。
↑扭轉雙層石墨烯(tBG)結構及其新奇的物理性質. (a) tBG結構示意圖. tBG中的超導態(b)、鐵磁態(c)和絕緣態(d)
來自韓國多所院校的聯合研究團隊提出扭曲雙層石墨烯（tBLG）中的三階光學非線性可以根據堆疊角進行顯著改變，為設計用于未來非線性光子和光電器件的二維堆疊材料提供了重要的理論依據。
↑扭曲雙層石墨烯（tBLG）中三次諧波產生（THG）的實驗設置以及測量結果
轉移所用設備
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