紫外胶带：石墨烯转移新神器！

紫外胶带：石墨烯转移新神器！

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中国科学院

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来源

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2024年2月，日本九州大学研究团队与全球知名材料制造商日东电工（Nitto Denko）公司合作，在《自然电子学》期刊上发表了一项突破性研究成果——一种新型紫外光响应性胶带，这种胶带能够实现二维材料的无损转移，有望彻底改变未来电子设备的制造方式。

这种新型紫外胶带的神奇之处在于其对紫外光的响应性。在紫外光照射前，胶带与二维材料之间具有很强的粘附力，可以牢固地“粘住”材料。但当受到紫外光照射后，胶带的原子键会发生变化，对二维材料的粘附力降低约10%，同时胶带本身也会变得稍微僵硬，更容易剥离。这种特性使得研究人员能够在不损坏材料的情况下，将其从生长基底上完整转移。

二维材料，尤其是石墨烯，因其优异的电学、热学和力学性能，被认为是未来电子器件的理想材料。然而，如何将这些超薄材料从制备基底上无损转移到目标衬底，一直是制约其商业化应用的关键难题。

传统的转移方法通常需要使用聚合物保护层，这不仅成本高昂、工艺复杂，还会在材料表面留下缺陷和残留物。而紫外胶带技术的出现，为这一难题提供了简单而优雅的解决方案。

这项技术的突破性进展不仅体现在其创新性上，更在于其广泛的应用前景。由于紫外胶带具有良好的柔韧性，且转移过程不需要使用溶解塑料的溶剂，因此可以使用柔性塑料作为器件衬底，极大地拓宽了潜在应用范围。

例如，研究团队已经成功制造了一个使用石墨烯作为太赫兹传感器的塑料器件。太赫兹辐射与X射线类似，可以穿透光线无法穿透的物体，但不会对人体造成伤害，这在医疗成像和机场安检等领域具有巨大的应用潜力。

此外，紫外胶带还可以裁剪成所需尺寸，精确控制转移材料的数量，从而最大限度地减少浪费并降低成本。不同类型的二维材料（如白色石墨烯和过渡金属硫族化物）也可以轻松地以不同方向叠加，为探索新型叠层材料的特性开辟了新的途径。

目前，研究团队已经能够将最大直径为10厘米的石墨烯晶圆进行转移，下一步的目标是将紫外胶带的尺寸扩大到制造商所需的规模。同时，他们还在努力解决胶带上可能形成的皱纹和气泡问题，以进一步提高材料的转移质量。

日东电工作为全球领先的材料制造商，在柔性传感器和OLED偏光片等领域拥有深厚的技术积累。该公司正在中国投资建设OLED偏光片生产基地，总投资达20亿元，预计2025年4月建成投产。这些产业布局将为紫外胶带技术的商业化提供有力支持。

紫外胶带技术的出现，不仅解决了二维材料转移这一关键难题，更为未来电子设备的制造带来了革命性的变化。正如研究团队所言，这种简单易用的方法有望彻底改变研究风格，并加速二维材料的商业化发展。随着技术的不断成熟和完善，我们有理由期待，这项创新将为未来的科技发展带来深远影响。