發布時間:2025-09-05 08:36:27 人氣:
二維材料器件常受光刻/刻蝕帶來的污染與損傷影響,且大面積轉移人工依賴強、良率低。探針輔助轉移以全干法、可視化、可微操為特點,在潔凈對接與精準定位方面顯著優于傳統工藝,正成為構筑高性能2D器件的關鍵手段。
在顯微鏡下用可控探針直接拾取—對準—釋放2D薄片或功能結構,實現無聚合物支撐、無濕法腐蝕的轉移與組裝。
高穩定顯微鏡+高清相機、精密XYZ(含旋轉)位移臺、微動探針臂(鎢針/改裝針,尖端幾十納米—數十微米)。
界面潔凈(無膠殘留)、精準對位(適合復雜異質結)、可在惰性環境/真空配合退火,顯著提升器件一致性與性能。
在惰性環境中以鎢針沿設定軌跡“刮除”單層/多層MoS?、石墨烯、h-BN等薄膜;后續溫和清洗即可得潔凈圖形。
亮點:避免光刻膠殘留與 RIE 等離子刻蝕造成的邊緣鈍化/缺陷;減少多次涂膠/顯影/剝離帶來的污染與應力;在不犧牲分辨率的前提下提升潔凈度與良率,并弱化對昂貴 EBL 的依賴。

↑上圖為劃刻光刻法(scratching-lithography)制備晶圓級二硫化鉬(MoS?)單層的整個實驗過程、原理以及結果
先在獨立基底制備Au等電極,再整體“摘取”精準貼放到2D半導體(如Bi?O?Se)上,避免在脆弱薄膜上直接光刻/濺射。
亮點:繞開在 2D 薄膜上直寫電極引入的膠殘留與高能金屬濺射損傷,降低接觸勢壘與寄生串擾;分離“制電極”和“接觸界面”兩環節,提升可重復性、可逆性與版圖靈活度。
將生長于剛性基底的有機單晶/納米線轉移至柔性電路,繞開沉積損傷。
結構優化:在探針端纏金絲以增大接觸面積并降低劃傷風險;實現有機納米線晶體管與陣列,空穴遷移率0.1–0.61 cm2·V?1·s?1,開關比>10?,并演示多級憶阻存儲。
亮點:避免金屬沉積對有機晶體的熱/動能損傷與高漏電;突破柔性基底上直接生長/圖形化難、對準難、良率低的問題;通過柔性探針端結構降低基底劃傷與搬運破碎風險。
以超平Ag/Au薄膜作“范德華掩模”,探針切割成形并轉移覆蓋2D材料,承受等離子/腐蝕/退火等流程后可整體撕離、無殘留。
分辨率示例:在Bi?O?Se上實現≈300 nm溝道;對半覆蓋MoTe?實現選擇性刻蝕與清晰高度差,證明高保真保護與圖形能力。
亮點:替代有機光刻膠,消除光刻殘留與剝離二次污染;避免濕法工藝下邊緣欠刻/過刻與掩模形變;在不接觸化學溶劑的全干法流程中實現亞微米級圖形,并可重復使用掩模降低成本。

↑上圖展示了一種探針輔助轉移技術,通過光學顯微鏡控制探針,將超薄金屬薄膜精確地轉移到二維材料上,用于制備具有超潔凈界面的電子器件。
多功能一體化:同一平臺內完成劃刻、搬運、異質堆疊與金屬連線“微焊接”,顯著縮短流程、提高試制效率。
結構/材料創新:纏金絲探針、液態金屬黏附、超平金屬掩模等,擴展適配材料與場景,提升“抓取力”與潔凈度。
精度與潔凈極限:亞微米/納米級對準與組裝日趨普及;惰性/真空環境配合原位加熱退火,獲得接近原子級潔凈界面。
自動化與規模化:步進與視覺閉環實現批量軌跡加工;機器人系統在晶圓級2D膜轉移上展示高良率與高通量,為產業化鋪路。


譜量光電高分辨電動二維材料轉移平臺(增配探針座模塊)
具備高穩定光學成像、微米級控制,覆蓋潔凈轉移、精密對位、二維材料圖案化等核心需求。可選配多種針尖直徑(1μm~500μm)的探針,覆蓋各種探針輔助轉移的應用。
二維轉移臺模塊部分標配四軸電動(左側Z軸,右側XY軸+旋轉軸)
探針座模塊部分可選多種針尖直徑探針,針座可升級成電動針座,更便于集成到手套箱環境使用。
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