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摘要：日本名古屋大学的研究小组发表了“高速制膜法”，能够在约1分钟的短时间内，将氧化物、石墨烯、氮化硼等二维材料（纳米片）无间隙地排列在基板上，制备出薄膜，并用于制造元器件。

关键词：纳米片、制膜、胶体、移液、吸取、半导体

日本名古屋大学的研究小组发表了一项新技术——“高速制膜法”，该技术能够在约1分钟的短时间内，将氧化物、石墨烯、氮化硼等二维材料（纳米片）无间隙地排列在基板上，并制备出薄膜。1滴溶液可在1分钟的时间内自动制备高质量的纳米片薄膜。

纳米片有望在电子和能源领域得到广泛的应用，为了最大限度地发挥其优异的功能并将其制作成元器件，将纳米片密集排列在各种基板表面上，并制备薄膜非常重要。然而，传统的制膜工艺需要大约一个小时才能制备出单层薄膜，因此需要一种简单且快速的制膜方法。

研究团队使用自动移液器在基板上滴下氧化物、石墨烯、氮化硼等纳米片的胶体水溶液，并通过简单的吸取操作，使纳米片之间无间隙地紧密排列，成功地在大约1分钟内自动制备出密集排列的单层薄膜。

二维纳米片的高速、液相制膜。

a.自动制膜装置的整体照片；b.自动制膜装置的制膜场景；c.二氧化钛纳米片的制膜结果

研究小组对自动制膜的最佳条件和机制进行了研究，结果发现，使用含有1%～2%乙醇的稀薄胶体水溶液（浓度为0.02～0.05g/L）是最合适的。通过降低胶体水溶液的表面张力并促进纳米片的对流，可以抑制纳米片之间的重叠和间隙的产生，从而能够有效地进行排列控制。通过重复制备密集排列的单层薄膜的操作，可以在对单层纳米片进行控制的前提下构建多层薄膜，实现逐层叠加。

所开发的技术可应用于具有各种成分和结构的纳米片，例如氧化物、石墨烯和氮化硼。另外，该技术还可以在各种形状、尺寸、材质的基材上自动制膜。该技术基于使用自动移液器的简单滴加和吸取操作，无需专业知识或技术即可一键式在4英寸晶圆上大规模制膜和小批量按需自动制膜。

这种方法简便，短时间内使用少量溶液即可形成大面积且高质量的紧密排列薄膜，还可以显著降低制造成本。有望发展成为各种纳米片器件工业化制造的重要技术。

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名古屋大学：1滴溶液1分钟自动形成高品质纳米片薄膜