ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ эксфолиации слоистых кристаллических материалов

Классы МПК:C30B29/46 серо-, селен- или теллурсодержащие соединения
B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур
B82Y30/00 Нано-технология материалов или поверхностных эффектов, например нано-композиты
B82Y40/00 Изготовление или обработка нано-структур
H01L21/68 для позиционирования, ориентирования и центрирования
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-02-12
публикация патента:

Изобретение относится к нанотехнологиям. Способ включает эксфолиацию заготовок из слоистых кристаллических материалов, закрепленных с одной стороны на опоре из глипталя, с использованием клейкой ленты, глипталь по окончании эксфолиации растворяют в ацетоне, где образуется взвесь кристаллических пластин (слоев) халькогенидов металлов, которые выделяют из взвеси путем осаждения их на подложку. Изобретение позволяет получать слои наноразмерной толщины из слоистых кристаллов с возможностью последующего осаждения на различные подложки. 3 ил., 2 пр.

Рисунки к патенту РФ 2519094

способ эксфолиации слоистых кристаллических материалов, патент № 2519094 способ эксфолиации слоистых кристаллических материалов, патент № 2519094 способ эксфолиации слоистых кристаллических материалов, патент № 2519094

Развитие нанотехнологий стимулирует рост научного интереса к слоям и пленкам кристаллических материалов, имеющим наноразмерную толщину. С момента получения графена механическим отслаиванием слоев графита [K.S. Novoselov,

A.K. Geim, S.V. Morozov et al. Electric field effect in Atomically thin carbon films. Science, 2004, v. 306, p.666] ведутся интенсивные разработки методов эксфолиации слоистых материалов, структурно близких к графиту, а также поиски способов переноса слоев наноразмерной толщины на различные подложки для исследования свойств и для обеспечения практических применений таких слоев. В первую очередь это относится к кристаллам халькогенидов металлов, имеющих гексагональную структуру со слабыми связями между слоями в направлении оси<0001>(GaS, GaSe, GaTe, Bi2Se3, ВiТе3).

Известны способы лазерной и термической эксфолиации GaSe и GaS [U.K. Gautam,

S. R. С.Vivekchand, A. Govindaraj et al. Generation of onions and nanotubes of GaS and GaSe through laser and thermally induced exfoliation. J. Am. Chem. Soc., 2005, v. 127, 3658-3659] - аналог. Лазерная эксфолиация происходит при обработке взвеси порошка GaSe или GaS в органической жидкости, например в толуоле, лазерным излучением с длиной волны 532 нм. Термическая эксфолиация производится за счет нагрева порошков до 900°С в замкнутом объеме. Однако эти методы предназначены для получения нанотрубок и т.наз. «луковичных» наноструктур и технически не позволяют приготавливать слои наноразмерной толщины с последующим переносом их на подложки.

Известен способ механической эксфолиации графитовой заготовки, закрепленной с одной стороны на опоре из оптоволокна, с получением графена на поверхности оптоволокна [S.Y. Won. Method for manufacturing pulsed laser using graphene prepared by mechanical exfoliation. Application number KR 20100090781 20100915, 2012] - прототип. Метод состоит в том, что заготовку графита закрепляют с одной стороны на оптоволокне путем вдавливания оптоволокна в графит, а затем производят механическую эксфолиацию графита с противоположной стороны графитовой заготовки с помощью клейкой ленты. Так можно получать графеновые слои непосредственно на поверхности оптоволокна, но способ не позволяет переносить их на другие подложки.

Задачей данного изобретения является получение слоев наноразмерной толщины из слоистых кристаллов с возможностью последующего осаждения слоев на различные подложки.

Поставленная задача решается путем механической эксфолиации заготовок из слоистых кристаллов, закрепленных с одной стороны на опоре, с использованием клейкой ленты. При этом заготовка закрепляется на опоре из глипталя, а по окончании эксфолиации глипталь растворяется в ацетоне с образованием взвеси кристаллических слоев наноразмерной толщины, после чего слои выделяются из взвеси путем осаждения их на требуемую подложку.

Для удобства проведения процесса глипталь может быть нанесен тонким слоем на произвольное основание, например на полированное кварцевое стекло.

Предлагаемый способ эксфолиации позволяет получать слои наноразмерной толщины и переносить полученные слои на любую требуемую подложку.

Пример 1.

Монокристалл GaSe механически раскалывают по плоскости спайности (0001). Затем кристалл снова скалывают параллельно уже полученному сколу так, чтобы образовалась заготовка толщиной примерно 0,1 мм. Заготовку плотно прижимают к глипталю при температуре 60°С, затем охлаждают вместе с глипталем до комнатной температуры, после чего производят эксфолиацию со второй стороны заготовки при помощи клейкой ленты («скотча») на полимерной основе. Удаление GaSe клейкой лентой проводят до тех пор, пока селенид галлия продолжает отслаиваться. По окончании этого процесса на глиптале остаются тонкие, преимущественно наноразмерной толщины, пленки GaSe, которые уже не отслаиваются механически при помощи «скотча». Глипталь растворяют в ацетоне, что приводит к образованию взвеси кристаллических слоев наноразмерной толщины, т.к. слои большей толщины быстро оседают на дно. Слои выделяют из взвеси путем осаждения их на подложки из монокристаллического кремния. Получены слои GaSe наноразмерной толщины (примерно 10 нм) на кремниевых подложках. Такой слой показан на Фиг.1, где представлена оптическая микрофотография (поле зрения 635 мкм по горизонтали и 458 мкм по вертикали) слоя GaSe толщиной примерно 10 нм на подложке из монокристаллического кремния. На фотографии Фиг.1 свободная от GaSe поверхность подложки выглядит как темный фон.

Пример 2.

Монокристалл GaS механически раскалывают по плоскости спайности (0001). Затем кристалл снова скалывают параллельно уже полученному сколу так, чтобы образовалась заготовка толщиной примерно 0,2 мм. Заготовку плотно прижимают к глипталю при температуре 50°С, затем охлаждают вместе с глипталем до комнатной температуры, после чего производят эксфолиацию со второй стороны заготовки при помощи клейкой ленты («скотча») на полимерной основе. Удаление GaS клейкой лентой проводят до тех пор, пока сульфид галлия продолжает отслаиваться, затем глипталь, на поверхности которого остались тонкие, преимущественно наноразмерной толщины, слои сульфида галлия, растворяют в ацетоне, что приводит к образованию взвеси кристаллических слоев наноразмерной толщины. Слои выделяют из взвеси путем осаждения их на подложки из монокристаллического кремния, пассивированого окислением. Получены слои GaS наноразмерной толщины (около 15 нм) на окисленных кремниевых подложках. Такой слой показан на Фиг.2, где представлена оптическая микрофотография (поле зрения 635 мкм по горизонтали и 458 мкм по вертикали) слоя GaS толщиной около 15 нм на подложке из окисленного монокристаллического кремния. Поверх пластинки GaS (поз.1 на Фиг.2) нанолитографически нанесены золотые контакты (поз.2 на Фиг.2 обозначен один из 24 контактов), что позволяет измерять электрические характеристики нанослоя GaS. На Фиг.3 представлены результаты измерения толщины слоя GaS вблизи нанесенного контакта с помощью атомно-силовой микроскопии (по оси абсцисс показано расстояние в микронах, пройденное зондом микроскола, по оси ординат - высота в нм относительно плоскости подложки). Толщина слоя GaS без контакта - около 15 нм, толщина слоя сульфида галлия с контактом - примерно 24-25 нм.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ эксфолиации слоистых кристаллических материалов с использованием клейкой ленты, включающий эксфолиацию заготовок из слоистых кристаллических материалов, закрепленных с одной стороны на опоре, отличающийся тем, что в качестве опоры используется глипталь, который по окончании эксфолиации растворяют в ацетоне, где образуется взвесь кристаллических пластин наноразмерной толщины халькогенидов металлов, затем осаждаемых на подложку.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2519094

patent-2519094.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C30B29/46 серо-, селен- или теллурсодержащие соединения

Патенты РФ в классе C30B29/46:
способ выращивания кристаллов сульфидных соединений на основе полуторных сульфидов редкоземельных элементов -  патент 2495968 (20.10.2013)
способ получения монокристаллов теллурида галлия (ii) -  патент 2485217 (20.06.2013)
способ изменения обыкновенного показателя преломления нелинейного кристалла gase -  патент 2472876 (20.01.2013)
дисульфид хрома-меди-железа с анизотропией магнитосопротивления -  патент 2466093 (10.11.2012)
способ получения ag-au халькогенида -  патент 2458190 (10.08.2012)
способ получения монокристаллов и устройство для его осуществления -  патент 2456385 (20.07.2012)
монокристаллический железомарганцевый сульфид с колоссальной магнитострикцией -  патент 2435734 (10.12.2011)
легированные теллуриды свинца для термоэлектрического применения -  патент 2413042 (27.02.2011)
способ синтеза полупроводниковых квантовых точек -  патент 2381304 (10.02.2010)
нелинейный монокристалл литиевых халькогенидов -  патент 2344208 (20.01.2009)

Класс B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур

Патенты РФ в классе B82B3/00:
способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовок -  патент 2529604 (27.09.2014)
многослойный композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения -  патент 2529494 (27.09.2014)
способ функционализации углеродных наноматериалов -  патент 2529217 (27.09.2014)
нанокомпонентная энергетическая добавка и жидкое углеводородное топливо -  патент 2529035 (27.09.2014)
способ получения насыщенных карбоновых кислот -  патент 2529026 (27.09.2014)
способ получения катализатора для процесса метанирования -  патент 2528988 (20.09.2014)
способ модифицирования углеродных нанотрубок -  патент 2528985 (20.09.2014)
полимерный медьсодержащий композит и способ его получения -  патент 2528981 (20.09.2014)
композиции матриксных носителей, способы и применения -  патент 2528895 (20.09.2014)
полимерное электрохромное устройство -  патент 2528841 (20.09.2014)

Класс B82Y30/00 Нано-технология материалов или поверхностных эффектов, например нано-композиты

Патенты РФ в классе B82Y30/00:
способ получения железного порошка -  патент 2529129 (27.09.2014)
способ получения композиционных материалов на основе диоксида кремния -  патент 2528667 (20.09.2014)
режущая пластина -  патент 2528288 (10.09.2014)
способ получения термоэлектрического материала -  патент 2528280 (10.09.2014)
ветошь для чистки ствола огнестрельного оружия -  патент 2527577 (10.09.2014)
способ упрочнения металлических изделий с получением наноструктурированных поверхностных слоев -  патент 2527511 (10.09.2014)
способ получения наноматериала на основе рекомбинантных жгутиков археи halobacterium salinarum -  патент 2526514 (20.08.2014)
керамический композиционный материал на основе алюмокислородной керамики, структурированной наноструктурами tin -  патент 2526453 (20.08.2014)
нанокомпозит на основе никель-хром-молибден -  патент 2525878 (20.08.2014)
износостойкий композиционный керамический наноструктурированный материал и способ его получения -  патент 2525538 (20.08.2014)

Класс B82Y40/00 Изготовление или обработка нано-структур

Патенты РФ в классе B82Y40/00:
светоизлучающий прибор и способ его изготовления -  патент 2528604 (20.09.2014)
способ получения модификатора для алюминиевых сплавов -  патент 2528598 (20.09.2014)
способ изготовления чувствительного элемента датчиков газов с углеродными нанотрубками -  патент 2528032 (10.09.2014)
способ получения наноразмерных оксидов металлов из металлоорганических прекурсоров -  патент 2526552 (27.08.2014)
способ получения наночастиц серебра -  патент 2526390 (20.08.2014)
газовый датчик -  патент 2526225 (20.08.2014)
способ получения нитевидных нанокристаллов полупроводников -  патент 2526066 (20.08.2014)
способ получения нановискерных структур оксидных вольфрамовых бронз на угольном материале -  патент 2525543 (20.08.2014)
боридная нанопленка или нанонить и способ их получения (варианты) -  патент 2524735 (10.08.2014)
способ получения сверхтвердого композиционного материала -  патент 2523477 (20.07.2014)

Класс H01L21/68 для позиционирования, ориентирования и центрирования

Патенты РФ в классе H01L21/68:
устройство для сортировки на группы по электрическим параметрам плоских хрупких изделий -  патент 2528117 (10.09.2014)
спутник-носитель пластин фотопреобразователя -  патент 2477545 (10.03.2013)
устройство и способ для управления температурой поверхности подложки в технологической камере -  патент 2435873 (10.12.2011)
способ формирования штабелей легируемых с одной стороны полупроводниковых пластин, в частности солнечных полупроводниковых пластин, и система манипулирования для загрузки технологической лодочки партиями полупроводниковых пластин -  патент 2411608 (10.02.2011)
приспособление для закрепления пластины -  патент 2380786 (27.01.2010)
электростатический держатель для использования в вакуумной камере высокотемпературной обработки, способ обработки подложки и расширительный узел электростатического держателя -  патент 2295799 (20.03.2007)
лодочка для удержания кремниевых пластин при изготовлении полупроводниковых приборов -  патент 2280916 (27.07.2006)
устройство для ориентации пластин -  патент 2131155 (27.05.1999)
погрузочно-разгрузочное устройство для полупроводниковых пластин для установки ионной имплантации -  патент 2126191 (10.02.1999)
устройство для ориентации пластин -  патент 2099816 (20.12.1997)


Наверх