一种制备二维材料金属电极的掩膜版的制作方法

本发明涉及二维材料金属电极制备技术领域，尤其是一种基于铜网在纳米材料样品上制备二维材料金属电极的掩膜版。

背景技术：

近年来，一直致力于各种二维层状材料的各项优异性质的研究，二维层状材料由于具有优异的载流子迁移率和巨大的比表面积，其在电子器件、储能材料等方面具有良好的应用前景。现有技术的掩膜版生长金属电极方法多是基于金属掩膜版和硅基掩膜版生长金属电极的方法，目前获得二维层状材料金属电极的方法是起源于将金属掩膜版覆盖在薄膜材料表面并暴露出电极图案部分制备金属电极的掩膜蒸镀法——通过在薄膜表面贴上金属掩膜版并露出电极图案部分，通过在暴露的电极图案部分沉积金属得到金属电极。存在的问题是，由于存在二维层状材料的尺寸较小，金属掩膜版在用于制备二维层状材料金属电极时难以与二维层状材料进行对准，最后导致金属电极无法与二维层状材料实现几何上的连通，制约了对二维层状材料的研究与应用。因为二维层状材料的许多诸如电学、光电等性质都需要基于连通了电极的二维材料器件才能检测，所以能够高精度制备二维层状材料的金属电极显得尤为重要。何军等人在光学显微镜下采用铜网作为掩膜版盖在二维层状材料表面，通过用镊子手动调节实现了制备金属电极，然而，该种方法由于工艺条件存在不确定性以及可控性差，导致对准过程十分耗时，且由于掩膜版难以与二维层状材料紧密接触而导致金属电极间距难以保障，影响器件制备的效率及品质的稳定性。硅基掩膜版精度可达到1微米，结合高精度对准系统使用，可为尺寸小至10微米的二维层状材料制备金属电极，但该掩膜版价格高昂且非常易碎，对其操作者有着非常高的娴熟度要求。为有效推进对二维层状材料的研究与应用，制作高精度、廉价、高效的二维层状材料金属电极制备的掩膜版装置显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种制备二维材料金属电极的掩膜版，本发明包括硅片框架及铜网，通过将铜网固定在由硅片构建的框架上，从而形成铜网掩膜版，具有制备精度高、制备效率高、稳定性好、坚固耐用，且制作简便、成本低廉的优点。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种制备二维材料金属电极的掩膜版，其特点包括硅片框架及铜网，所述硅片框架由两片对称设置的方形硅片与两条平行设置的长条形硅片呈“口”字形搭接，且搭接部位由导电胶粘合；

所述铜网为铜丝网裁剪的圆片，铜网覆盖在硅片框架两条长条形的硅片上，且铜网的圆心与硅片框架的几何中心重合，铜网与两条长条形硅片的重叠部位用双面胶粘合。

本发明包括硅片框架及铜网，通过将铜网固定在由硅片构建的框架上，从而形成铜网掩膜版，具有制备精度高、制备效率高、稳定性好、坚固耐用，且制作简便、成本低廉的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明掩膜版使用状态示意图。

具体实施方式

参阅图1，本发明包括硅片框架1及铜网2，所述硅片框架1由两片对称设置的方形硅片与两条平行设置的长条形硅片呈“口”字形搭接，且搭接部位由导电胶粘合；

所述铜网2为铜丝网裁剪的圆片，铜网2覆盖在硅片框架1两条长条形的硅片上，且铜网2的圆心与硅片框架1的几何中心重合，铜网2与两条长条形硅片的重叠部位用双面胶粘合。

实施例1

a、掩膜版的制作

参阅图1，选取硅片，厚度为0.5 mm；裁剪方形硅片：8×8mm；裁剪长条形硅片：22×3 mm；将两片方形硅片左右设置，将两条长条形硅片上下平行设置，保持两条长条形硅片之间的间距为2mm，且与两片方形硅片呈“口”字形搭接；其中，保持两条长条形硅片之间的间距为2mm，保持长条形硅片与方形硅片的搭接长度为为2～2.5mm；搭接部位用导电胶粘合制成硅片框架1。

选取300目的铜丝网，将铜网2覆盖在硅片框架1两条长条形的硅片上，使铜网2的圆心与硅片框架1的几何中心重合，铜网2与两条长条形硅片的重叠部位用双面胶粘合，用去胶剂擦除铜网2周边的残余胶，防止在制备金属电极时残余胶污染纳米材料样品，掩膜版的制作完成。

b、在二硫化钽样品上制备金电极

选取对准台，完成掩膜版与二硫化钽样品对准的操作，具体过程如下：

参阅图1、图2，将制得的掩膜版铜网2朝下，将一端方形硅片夹持在对准台的升降夹上，将带有二硫化钽样品的硅衬底3用导电胶固定在对准台的台面上；在显微镜下水平移动对准台，垂直移动对准台的升降夹，保证铜网2上至少有一根网格线与二硫化钽样品3对准，再次垂直移动对准台的升降夹，直至掩膜版的铜网2与对准台上的二硫化钽样品3触及。

选取电子束蒸发设备，对二硫化钽样品3进行蒸镀电极，具体过程如下：

将对准台连同掩膜版及带有二硫化钽的硅衬底3一起放入电子束蒸发设备中，生长厚度为40纳米的金电极，金的生长速度为0.2纳米/秒；完成带有二硫化钽样品的硅衬底3上金属电极的制备。

将完成蒸镀的对准台连同掩膜版及硅衬底3一起从电子束蒸发设备中取出，松动对准台的升降夹，将掩膜版从升降夹上取出，用刀片剥离硅衬底，将对准台上的硅衬底3取出，获得制备完成金属电极的二维材料样品。

实施例2

a、掩膜版的制作

参阅图1，选取硅片，厚度为0.5 mm；裁剪方形硅片：8 ×8mm；裁剪长条形硅片：22 ×3mm；将两片方形硅片左右设置，将两条长条形硅片上下平行设置，保持两条长条形硅片之间的间距为2mm，且与两片方形硅片呈“口”字形搭接；其中，保持两条长条形硅片之间的间距为2mm，保持长条形硅片与方形硅片的搭接长度为为2～2.5mm；搭接部位用导电胶粘合制成硅片框架1。

选取300目的铜丝网，将铜网2覆盖在硅片框架1两条长条形的硅片上，使铜网2的圆心与硅片框架1的几何中心重合，铜网2与两条长条形硅片的重叠部位用双面胶粘合，用去胶剂擦除铜网2周边的残余胶，防止在制备金属电极时残余胶污染纳米材料样品，掩膜版的制作完成。

b、在二硒化钒样品上制备铬金电极

选取对准台，完成掩膜版与二硒化钒样品对准的操作，具体过程如下：

参阅图1、图2，将制得的掩膜版铜网2朝下，将一端方形硅片夹持在对准台的升降夹上，将带有二硒化钒的硅衬底3用导电胶固定在对准台的台面上；在显微镜下水平移动对准台，垂直移动对准台的升降夹，保证铜网2上至少有一根网格线与硅衬底3上的二硒化钒对准，再次垂直移动对准台的升降夹，直至掩膜版的铜网2与对准台上的硅衬底3上的二硒化钒触及。

选取电子束蒸发设备，对硅衬底3上的二硒化钒进行蒸镀电极，具体过程如下：

将对准台连同掩膜版及带有二硒化钒的硅衬底3一起放入电子束蒸发设备中，生长厚度为5纳米的铬电极和厚度为40纳米的金电极；金的生长速度为0.2纳米/秒；铬的生长速度为0.1纳米/秒；完成在二硒化钒样品的金属电极的制备。

将完成蒸镀的对准台连同掩膜版及带有二硒化钒的硅衬底3一起从电子束蒸发设备中取出，松动对准台的升降夹，将掩膜版从升降夹上取出，用刀片剥离硅衬底，将对准台上的硅衬底3取出，获得制备完成金属电极的二维材料样品。