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二维材料是指具有原子级厚度（通常仅单层或几层原子）且在两个维度（平面方向）上延展，第三个维度（厚度方向）被限制在纳米尺度的新型材料。这类材料因其独特的量子限域效应展现出与三维块体材料截然不同的物理化学性质，是近年来材料科学、凝聚态物理和纳米技术领域的前沿研究方向。

图1  各种二维材料及结构

二维材料电学性能研究是揭示其量子行为、开发新器件的核心环节，需结合材料科学、微纳加工与电学测试技术。其主要研究流程及关键技术要点如下：

一、材料制备与筛选

制备方法机械剥离法：胶带剥离获得微米级单晶薄片（实验室常用）

化学气相沉积（CVD）：生长晶圆级薄膜

液相剥离法：规模化制备分散液（石墨烯、MXene）

外延生长法：硅基石墨烯等

材料筛选光学显微镜：识别单层/少层区域（厚度依赖颜色和对比度）

拉曼光谱：如石墨烯> G峰（1580cm-1）、2D峰（2700cm-1）

原子力显微镜（AFM）：精确测量厚度

二、样品转移和基底处理

干法转移

PDMS/PMMA薄膜拾取→对准目标基底→加热释放（避免褶皱、裂纹、污染）

基底选择

主要包含SiO2/Si、h-BN、柔性衬底等

三、微纳加工制备器件

光刻图形化

紫外/电子束光刻定义电极图案

电极沉积

电子书蒸发/热蒸发：Au（80nm）/Ti（5nm）电极

剥离工艺：丙酮浸泡去胶，保留电极结构

沟道刻蚀（必要时）

反应离子刻蚀（RIE）

四、电学性能测试

探针台→半导体参数分析仪→低温恒温器→磁场系统

泽攸科技有限公司研发的DMD无掩模光刻机（ZML10A）可帮助用户灵活、快速的实现二维材料上微纳器件制作，极大提高科研效率。

图2 机械剥离的二维材料样品利用无掩模光刻机光刻电极并镀膜剥离的结果

图3 泽攸科技DMD无掩膜光刻机