本申請實(shí)施例涉及超滑材料，尤其涉及層間公度接觸的超滑塊及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、超滑是指兩個(gè)物體表面之間的滑動摩擦系數(shù)在0.001量級或更小的潤滑狀態(tài)，這種狀態(tài)下的摩擦能耗和磨損率顯著降低，有助于減少能源浪費(fèi)和材料損失。

2、目前，制備超滑塊的原料可包括石墨、二硫化鉬等材料，主要是石墨材料中的高定向熱解石墨(hopg，highly?orientedpyrolytic?graphite)。hopg是由許多厚度約為幾到幾十納米、大小為幾到幾十微米的片狀單晶石墨片所堆疊構(gòu)成的新型多晶體，其性能接近單晶石墨。

3、然而，當(dāng)前使用hopg制成的hopg超滑塊存在易分層的情況，從而影響超滑塊的性能；此外，目前只能用探針一個(gè)個(gè)地轉(zhuǎn)移hopg超滑塊到目標(biāo)襯底的表面(即探針轉(zhuǎn)移法)，在單個(gè)hopg的晶體尺寸本身就小的情況下，這種轉(zhuǎn)移效率顯然不夠理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請實(shí)施例提供了層間公度接觸的超滑塊及其制備方法，用于制備不易分層的大尺寸超滑塊，并高效可靠的批量轉(zhuǎn)移超滑塊。

2、本申請實(shí)施例第一方面提供一種層間公度接觸的超滑塊制備方法，包括：

3、獲得粗糙襯底和公度接觸材料；所述粗糙襯底為上表面呈現(xiàn)凹凸結(jié)構(gòu)的材料襯底，所述公度接觸材料包含層間接觸方式為公度接觸的超滑材料；

4、將所述公度接觸材料放置于所述粗糙襯底的上表面，并在所述公度接觸材料上方沉積掩膜層；

5、對所述掩膜層進(jìn)行涂膠、光刻和顯影處理，使得所述掩膜層上方呈現(xiàn)目標(biāo)圖案化的光刻膠圖案；

6、以所述光刻膠圖案所在的區(qū)域?yàn)榛鶞?zhǔn)區(qū)域，對所述基準(zhǔn)區(qū)域之外的所述掩膜層、所述公度接觸材料進(jìn)行貫穿形式的刻蝕，以制得按所述目標(biāo)圖案排布的至少一塊超滑塊；

7、使用粘性物將至少一塊所述超滑塊轉(zhuǎn)移并釋放到目標(biāo)襯底的表面；其中，所述粘性物和所述超滑塊之間的結(jié)合力大于所述超滑塊和所述粗糙襯底之間的結(jié)合力，所述粘性物中待粘接面的尺寸大于等于所有所述超滑塊中最小超滑塊的表面尺寸。

8、可選地，所述公度接觸材料包含通過外延生長方式生成的外延單晶石墨。

9、可選地，所述對所述基準(zhǔn)區(qū)域之外的所述掩膜層、所述公度接觸材料進(jìn)行貫穿形式的刻蝕，包括：

10、使用離子束刻蝕ibe工藝對所述基準(zhǔn)區(qū)域之外的所述掩膜層進(jìn)行貫穿形式的刻蝕，并使用電感耦合等離子體icp刻蝕工藝對所述基準(zhǔn)區(qū)域之外的所述公度接觸材料進(jìn)行貫穿形式的刻蝕，使得保留下的所述掩膜層、所述公度接觸材料皆按所述目標(biāo)圖案呈現(xiàn)。

11、可選地，所述icp刻蝕工藝使用的刻蝕速率在150nm/min至250nm/min之間。

12、可選地，所述粘性物包含聚二甲基硅氧烷pdms時(shí)，所述使用粘性物將至少一塊所述超滑塊轉(zhuǎn)移并釋放到目標(biāo)襯底的表面的過程，包括：

13、將所述pdms粘接于至少一塊所述超滑塊，對所述pdms施加外力以帶動所述超滑塊轉(zhuǎn)移至所述目標(biāo)襯底的表面；

14、對所述pdms加熱，使得每一所述超滑塊因所述pdms粘性的降低而釋放到所述目標(biāo)襯底的表面。

15、可選地，所述pdms和每一所述超滑塊之間的粘合面積大于等于預(yù)設(shè)面積，所述預(yù)設(shè)面積基于與所述pdms相粘接的所述超滑塊尺寸確定。

16、可選地，所述獲得粗糙襯底的過程，包括：

17、獲取無雜質(zhì)的襯底，并對所述襯底進(jìn)行涂膠、光刻和顯影處理，使得所述襯底上方呈現(xiàn)目標(biāo)圖形化的光刻膠圖案；

18、以所述光刻膠圖案所在的區(qū)域?yàn)榛鶞?zhǔn)區(qū)域，對所述基準(zhǔn)區(qū)域之外的所述襯底進(jìn)行非貫穿形式的刻蝕，并去除所述光刻膠圖案，以制得上表面為凹凸結(jié)構(gòu)的粗糙襯底；其中，所述非貫穿形式的刻蝕指所述襯底被刻蝕的深度小于所述襯底的厚度，所述粗糙襯底中各凸起部位組成的圖形即所述目標(biāo)圖形。

19、可選地，所述掩膜層包含由鉻元素制成的鉻層、由金元素制成的金層；其中，所述金層沉積在所述鉻層的上表面。

20、可選地，所述超滑塊的表面尺寸在200微米至300微米之間。

21、本申請實(shí)施例第二方面提供一種層間公度接觸的超滑塊，此超滑塊采用上述第一方面或第一方面的任一具體實(shí)施方式所述的制備方法制得。

22、從以上技術(shù)方案可以看出，本申請實(shí)施例至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

23、本發(fā)明人經(jīng)過多輪實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有hopg超滑塊易分層的原因主要是，hopg內(nèi)部每兩層相鄰的單晶石墨片之間的接觸是非公度接觸，故本申請實(shí)施例提出了，使用層間接觸方式為公度接觸的超滑材料替代hopg用于制備超滑塊，如此可從根源上有效避免超滑塊出現(xiàn)分層現(xiàn)象，保障超滑塊的性能。另一方面，使用粗糙襯底作為基底制備超滑塊，有助于降低超滑塊與基底的結(jié)合力，方便超滑塊轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底。此外，相比于現(xiàn)有的探針轉(zhuǎn)移法，本申請實(shí)施例選用“待粘接面的尺寸大于等于所有超滑塊中最小超滑塊的表面尺寸”的粘性物作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)，使得一塊粘性物至少有粘接兩塊超滑塊的空間，能實(shí)現(xiàn)超滑塊的批量轉(zhuǎn)移，從而提升轉(zhuǎn)移效率以及每次轉(zhuǎn)移時(shí)的成功率。

技術(shù)特征：

1.一種層間公度接觸的超滑塊制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層間公度接觸的超滑塊制備方法，其特征在于，所述公度接觸材料包含通過外延生長方式生成的外延單晶石墨。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層間公度接觸的超滑塊制備方法，其特征在于，所述對所述基準(zhǔn)區(qū)域之外的所述掩膜層、所述公度接觸材料進(jìn)行貫穿形式的刻蝕，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的層間公度接觸的超滑塊制備方法，其特征在于，所述icp刻蝕工藝使用的刻蝕速率在150nm/min至250nm/min之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層間公度接觸的超滑塊制備方法，其特征在于，所述粘性物包含聚二甲基硅氧烷pdms時(shí)，所述使用粘性物將至少一塊所述超滑塊轉(zhuǎn)移并釋放到目標(biāo)襯底的表面的過程，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的層間公度接觸的超滑塊制備方法，其特征在于，所述pdms和每一所述超滑塊之間的粘合面積大于等于預(yù)設(shè)面積，所述預(yù)設(shè)面積基于與所述pdms相粘接的所述超滑塊尺寸確定。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層間公度接觸的超滑塊制備方法，其特征在于，所述獲得粗糙襯底的過程，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層間公度接觸的超滑塊制備方法，其特征在于，所述掩膜層包含由鉻元素制成的鉻層、由金元素制成的金層；其中，所述金層沉積在所述鉻層的上表面。

9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層間公度接觸的超滑塊制備方法，其特征在于，所述超滑塊的表面尺寸在200微米至300微米之間。

10.一種層間公度接觸的超滑塊，其特征在于，采用權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的層間公度接觸的超滑塊制備方法制得。

技術(shù)總結(jié)
本申請實(shí)施例公開了層間公度接觸的超滑塊及其制備方法，該方法使用層間接觸方式為公度接觸的超滑材料替代HOPG用于制備超滑塊，可從根源上有效避免超滑塊出現(xiàn)分層現(xiàn)象，保障超滑塊的性能。另一方面，使用粗糙襯底作為基底制備超滑塊，有助于降低超滑塊與基底的結(jié)合力，方便超滑塊轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底。此外，相比于現(xiàn)有的探針轉(zhuǎn)移法，選用“待粘接面的尺寸大于等于所有超滑塊中最小超滑塊的表面尺寸”的粘性物作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)，使得一塊粘性物至少有粘接兩塊超滑塊的空間，能實(shí)現(xiàn)超滑塊的批量轉(zhuǎn)移，從而提升轉(zhuǎn)移效率以及每次轉(zhuǎn)移時(shí)的成功率。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭誠,王葉凌怡,蔡祖波,胡國鋒,潘旭捷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳清力技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/21