CN116297337B - 一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，包括：光源产生的光通过暗场光学成像技术***光路倾斜入射到所观测的二维材料样品及衬底上，部分散射光线处在暗场光学成像技术***的光学信息接受设备的光线收集范围内；收集二维材料样品层数变化区域的散射光线，转换为光学照片；读取光学照片中每个像素的亮度值，并绘制位置‑亮度曲线；计算暗场对比度或相对对比度；通过二维材料层数与暗场对比度或相对对比度的相关关系计算二维材料层数。本发明在精度上远高于现有光学对比度法。本发明的设备成本及时间成本远低于现有的原子力显微镜、拉曼光谱、扫描电子透射显微镜方法。本发明拥有现有光学方法不具备的可调节范围及可调节精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，属于二维材料测量表征技术领域。
背景技术
暗场光学成像技术是指使用光线斜入射、利用被观测物理边缘反光的光学成像技术。暗场光学成像技术通常分为透射式暗场及反射式暗场。其中，透射式暗场常被应用在生物、医学领域探测。暗场光学成像技术的优点在于可以清晰的分辨被观察样品的轮廓。暗场光学成像图像和明场(亮场)图像相比具有对比度高的优势。反射式暗场常常需要配合金相显微***使用。常被用于观测粉末或金属颗粒。
二维材料是指的材料中的电子仅可在平面内两个维度上运动的材料。厚度仅有一个原子层到几十个原子层。与对应的体材料相比，二维材料往往有优异的性能。二维材料的突出代表就是于2004年被发现并于2010年获得诺贝尔奖的石墨烯。二维材料的性质往往与厚度紧密联系。因此，准确的测量二维材料的厚度是开展进一步研究的前提。
然而，由于二维材料仅有原子级的厚度，对于其厚度的准确表征仍存在挑战。现有的检测方法主要有：光学对比度法、拉曼光谱法、原子力显微镜法以及扫描透射电子显微镜法。其中，光学对比度法是目前主流的方法，具有速度快、成本低的优势。基于光学对比度法已有国家标准：GB/T40071-2021。在观测层数小于5层时，拉曼光谱法具有特征峰明显的特点。但拉曼光谱法难以表征层数较多的二维材料层数。基于拉曼光谱法已有国家标准：GB/T40069-2021。原子力显微镜的理论精度较高，但是，易受测量参数设置及环境的影响。相比光学对比度法，原子力显微镜设备价格较高，扫描时间更长。扫描透射电镜具有最直观的微观结构图像以获得层数，但是，扫描透射电镜设备极其昂贵，制样过程十分复杂，需要额外的大型设备辅助制样。同时，使用扫描透射电镜测量也会对被测样品产生不可逆的损伤。
综上，现有光学对比度法存在的主要问题有：精度低，在被观测样品与衬底折射率相近时对比度低，难以应用于透明衬底。在表征层数较多的样品时仅能进行定性分析；拉曼光谱法的主要问题有：激光光源及相关光路搭建昂贵，难以表征较厚样品，进行面扫描时耗时较长。原子力显微镜方法的主要问题有：设备较昂贵，易受衬底及环境影响；扫描透射显微镜问题有：设备极其昂贵，测量须复杂制样操作，测量会对样品产生不可逆破坏。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法；
本发明具有高对比度、低成本、低耗时、可调节、无损伤、高通用性的优势。其中，最显著的特点为在对比度指标上远高于现有国家标准：GB/T 40071-2021纳米技术石墨烯相关二维材料的层数测量光学对比度法。
本发明的技术方案为：
一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，包括：
光源产生的光通过暗场光学成像技术***光路倾斜入射到所观测的二维材料样品及衬底上，照射在二维材料样品层数变化区域的入射光，因电偶极矩与二维材料样品内部区域不同而发生瑞利散射，部分散射光线处在暗场光学成像技术***的光学信息接受设备的光线收集范围内；
通过暗场光学成像技术***的光学信息接受设备收集二维材料样品层数变化区域的散射光线，通过暗场光学成像技术***中的成像设备转换为光学照片；
读取光学照片中每个像素的亮度值，并绘制位置-亮度曲线；
计算暗场对比度，为二维材料样品的亮度与衬底的亮度的差值；二维材料样品的亮度是指位置-亮度曲线中的最大亮度值；衬底的亮度是没有二维材料样品的位置读取的照片的亮度值的平均值；
通过二维材料层数与暗场对比度的相关关系计算二维材料层数。
根据本发明优选的，二维材料层数与暗场对比度的相关关系的求取过程为：
光源产生的光通过暗场光学成像技术***光路倾斜入射到已知层数的二维材料样品及衬底上，照射在二维材料样品层数变化区域的入射光，在二维材料样品层数变化区域处因电偶极矩与样品内部区域不同而发生瑞利散射，部分散射光线处在暗场光学成像技术***的光学信息接受设备的光线收集范围内；
通过暗场光学成像技术***的光学信息接受设备收集二维材料样品层数变化区域的散射光线，通过暗场光学成像技术***中的成像设备转换为光学照片；
读取光学照片中每个像素的亮度值，并绘制位置-亮度曲线；
计算暗场对比度，为二维材料层数变化区域的亮度与衬底的亮度的差值；
建立二维材料的层数与暗场对比度的相关关系。
根据本发明优选的，读取光学照片中每个像素的亮度值，并绘制位置-亮度曲线，包括：通过图像处理软件中的图片读取函数相应功能，读取光学照片中每个像素的亮度值，并以位置为X轴，亮度值为Y轴，绘制位置-亮度曲线。
根据本发明优选的，二维材料为石墨烯时，二维材料层数与暗场对比度的相关关系如式(1)所示：
m＝n*t+s (1)
式(1)中，m为暗场对比度，n为每层对比度贡献值，t为二维材料层数，s为修正参数。
进一步优选的，当光源的光照强度为36.6μW/cm2，成像设备的积分时间为2000ms时，第1133行剖线上每一层的石墨烯的对比度贡献值为40.3±4.3。
根据本发明优选的，所述暗场光学成像技术***包括光源、光学信息接受设备、成像设备；所述暗场光学成像技术***的型号为Eclipse LV150N,Nikon；所述光学信息接受设备的型号为CFI TU plan EPI ELWD，成像设备的型号为Ds-Ri2,Nikon。
进一步优选的，所获得的光学照片分辨率为2048像素*1536像素灰度格式图片，所获得图片的单像素亮度最低值为0，最高值为255，亮度步长为1，选取经过二维材料样品的某1列像素或某1行像素，读取每个像素的亮度值并绘制位置-亮度曲线；或者，选取二维材料样品所在的多列像素或多行像素，读取每个像素的亮度值，计算多列像素或多行像素的亮度值的平均值，并绘制位置-亮度曲线。
根据本发明优选的，所述光源发射的光波长，覆盖所有光学波段；
进一步优选的，所述光源发射的光波长覆盖的光学波段为156-1000nm。
最优选的，所述光源发射的光波长覆盖的光学波段为300-800nm。
根据本发明优选的，所述暗场光学成像技术***采用暗场模式。
根据本发明优选的，衬底采用不同二氧化硅层厚度为0–2000nm的硅衬底；
进一步优选的，衬底采用透明衬底；衬底的厚度为100μm–5000μm。
本发明的有益效果为：
1、本发明在精度上远高于传统光学对比度法。以探测单层的石墨烯样品为例，使用该方法的得到的暗场对比度约为45％，而现有方法的最高值约为10％。相比于传统光学方法，本发明提出的暗场方法基于样品的瑞利散射，受衬底影响较小，因此可以适用于多种衬底，典型的，可以用于不同二氧化硅层厚度的硅衬底或透明衬底。
2、本发明在设备成本、维护成本上远低于原子力显微镜，拉曼光谱，扫描电子透射显微镜等方法。本方法的设备成本与现有光学方法的设备成本相近似，约为5万元(人民币，下同)。原子力显微镜的价格在几十万至上百万元，且探针需要经常更换，每根探针的价格约为1000元。拉曼光谱仪的价格在数百万元或以上。扫描电子透射显微镜的价格在数百万元或以上。且需配合聚焦离子束设备制样使用，聚焦离子束设备的设备成本也在数百万元或以上。扫描电子透射显微镜及聚焦离子束设备每年每台的维护成本约为数十万元。本发明在设备成本及维护成本上具有显著的优势。
3、本发明在时间成本上远低于原子力显微镜，拉曼光谱，扫描电子透射显微镜等方法。本方法的时间成本与现有光学方法的成本相近似，单个样品的测试时间仅为数分钟。为了获得与光学显微镜大小相当的扫描范围，原子力显微镜的单个样品测试时间至少约为半小时。拉曼光谱仪单点测试耗时仅为几秒，但使用前需要约半小时左右的时间进行激光器预热及衬底校准。为了获得与光学显微镜大小相当的扫描范围，拉曼光谱仪的面扫描模式需要至少1个小时的时间。扫描电子透射显微镜***的观测需要抽真空、寻样、放大、聚焦、拍照等诸多步骤，耗时约1个小时。且在使用聚焦离子束设备制作样品时也需使用约1个小时。本发明在时间成本上具有显著的优势。
4、本发明拥有传统光学方法不具备的可调节范围及可调节精度。现有的基于反射原理的光学方法在不改变入射光波长(若使用波长可调的单色光光源将大大的增加成本)的前提下拥有固定的探测范围和探测精度。当面对厚度较厚的样品时只能给出定性的结果。本发明在不额外增加成本的前提下，通过改变入射光的光强，可以简单快速的改变每层二维材料样品的对比度贡献值，进而根据所测样品厚度选择合适的精度和测量范围。
附图说明
图1为本发明实现的使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法的装置设置示意图；
图2为本发明使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法的整体流程示意图；
图3为本发明使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法的详细流程示意图；
图4为分辨率为2048像素*1536像素灰度格式图片及其剖线位置示意图；
图5为第1133行对应的水平像素亮度与位置的关系即位置-亮度曲线示意图；
图6(a)为二硫化钼样品SiO2层厚度为285nm的硅衬底上的暗场光学照片一；
图6(b)为二硫化钼样品SiO2层厚度为285nm的硅衬底上的暗场光学照片二；
图6(c)为二硫化钼样品SiO2层厚度为285nm的硅衬底上的暗场光学照片三；
图7(a)为石墨烯样品在SiO2层厚度为285nm的硅衬底上的暗场光学照片一；
图7(b)为石墨烯样品在SiO2层厚度为285nm的硅衬底上的暗场光学照片二；
图7(c)为石墨烯样品在SiO2层厚度为285nm的硅衬底上的暗场光学照片三；
图8(a)为石墨烯样品在SiO2层厚度为100nm的硅衬底上的暗场光学照片一；
图8(b)为石墨烯样品在SiO2层厚度为100nm的硅衬底上的暗场光学照片二；
图9(a)为石墨烯样品在无SiO2层的裸硅衬底上的暗场光学照片一；
图9(b)为石墨烯样品在无SiO2层的裸硅衬底上的暗场光学照片二；
图10(a)为同一个氮化硼样品在SiO2层厚度为285nm的硅衬底上250ms曝光积分时间下的暗场光学照片一；
图10(b)为同一个氮化硼样品在SiO2层厚度为285nm的硅衬底上500ms曝光积分时间下的暗场光学照片二；
图10(c)为同一个氮化硼样品在SiO2层厚度为285nm的硅衬底上1000ms曝光积分时间下的暗场光学照片三；
图10(d)为同一个氮化硼样品在SiO2层厚度为285nm的硅衬底上2000ms曝光积分时间下的暗场光学照片四；
图11(a)为透明石英衬底上的石墨烯样品在200ms曝光积分时间下的暗场光学照片一；
图11(b)为透明石英衬底上的石墨烯样品在500ms曝光积分时间下的暗场光学照片二；
图11(c)为透明石英衬底上的石墨烯样品在1000ms曝光积分时间下的暗场光学照片三；
图12为无二维材料样品在SiO2层厚度为285nm的硅衬底上的暗场光学照片。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。
实施例1
一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，如图2、图3所示，包括：
如图1所示，光源产生的光通过暗场光学成像技术***光路倾斜入射到所观测的二维材料样品及衬底上，典型的，机械剥离法制备的二维材料会随机分布在衬底上，其形状、大小和厚度分布存在随机性，因此，需要通过一定方法筛选出所需厚度的二维材料。暗场光学成像技术***光路应满足光学信息接受设备不处于入射光方向的镜面反射角位置。倾斜入射到衬底或二维材料平整区域的光遵循光的反射定律，反射角等于入射角，此类沿单一方向反射的光线超出了暗场光学成像技术***的光学信息接受设备的光线收集范围，因此对成像无亮度贡献。照射在二维材料层数变化区域的入射光，在边缘处电偶极矩与内部电偶极矩不同，发生瑞利散射，散射光线方向在空间中为纺锤型分布，部分散射光线处在暗场光学成像技术***的光学信息接受设备的光线收集范围内；此部分散射光线为暗场光学成像技术***的光学信息接受设备所能接收到的主要光线；
通过暗场光学成像技术***的光学信息接受设备收集二维材料样品层数变化区域的散射光线，通过暗场光学成像技术***中的成像设备转换为光学照片；
读取光学照片中每个像素的亮度值，并绘制位置-亮度曲线；图5为第1133行对应的水平像素亮度与位置的关系即位置-亮度曲线示意图。右上角插图为局部放大图。
计算暗场对比度，为二维材料层数变化区域的亮度与衬底的亮度的差值；二维材料层数变化区域的亮度是指位置-亮度曲线中的亮度峰值；衬底的亮度是没有二维材料样品的位置读取的照片的亮度值的平均值；如图4中衬底亮度的平均值为88；
通过二维材料层数变化区域与暗场对比度的相关关系计算二维材料层数。
二维材料层数与暗场对比度的相关关系的求取过程为：本方法需要一次标定过程。需要通过上述方法取得层数已知厚度的样品的暗场对比度。并建立层数与暗场对比度之间的相关关系。
光源产生的光通过暗场光学成像技术***光路倾斜入射到已知层数的二维材料样品及衬底上，照射在二维材料层数变化区域的入射光，在二维材料样品边缘处电偶极矩的作用下发生瑞利散射，部分散射光线处在暗场光学成像技术***的光学信息接受设备的光线收集范围内；
通过暗场光学成像技术***的光学信息接受设备收集二维材料样品层数变化区域的散射光线，通过暗场光学成像技术***中的成像设备转换为光学照片；
读取光学照片中每个像素的亮度值，并绘制位置-亮度曲线；
计算暗场对比度，为二维材料层数变化区域的亮度与衬底的亮度的差值；
建立二维材料层数变化区域与暗场对比度的相关关系。
在之后的表征中，只需通过位置-亮度曲线取得暗场对比度，则可利用标定过程中获得的二维材料层数变化区域与暗场对比度的相关关系计算二维材料层数。
散射的光强可以表示为I0是入射光强,c是真空光速,x0为电偶极矩，α入射光与光学信息接受设备接收区域之间的夹角,ε0是真空介电常数,λ是入射光波长，d是样品与光学信息接受设备之间的距离。将光学信息接受设备接受范围内的散射光强累加(积分)，即对应边缘散射光强。
实施例2
根据实施例1所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其区别在于：
暗场光学成像技术***光路应满足光学信息接受设备应处于合适的位置，使得衬底及二维材料样品镜面反射的光线无法被光学信息接受设备接收。
读取光学照片中每个像素的亮度值，并绘制位置-亮度曲线，包括：通过软件中的相应功能，读取光学照片中每个像素的亮度值，并以位置为X轴，亮度值为Y轴，绘制位置-亮度曲线。
二维材料层数与暗场对比度的相关关系如式(1)所示：
m＝n*t+s (1)
式(1)中，m为暗场对比度，n为每层对比度贡献值，t为二维材料层数，s为修正参数。每层对比度贡献值n由标定过程中的拟合值给出；修正参数由拟合的结果给出。修正参数的受样品整体边缘散射强度的影响。
石墨烯层数经过原子力显微镜，拉曼光谱等现有方法的验证，可以建立石墨烯层数与暗场对比度的相关关系。
在外部环境不变的情况下，以相同的曝光条件和设备水平取得未知厚度的样品的暗场照片。将二维材料层数变化区域暗场对比度数值代入上述石墨烯层数与暗场对比度的相关关系，即可对应得到被测样品的各边缘层数。
本发明还支持范围、精度可调的二维材料厚度表征。通过改变入射光的光强，可以对应改变每层对比度的贡献值，进而选择合适的观测范围和观测精度。这是之前的光学对比方法所不具备的。
当光源的光照强度为36.6μW/cm2，成像设备的积分时间为2000ms时，第1133行剖线上每一层的石墨烯的对比度贡献值为40.3±4.3。
暗场光学成像技术***包括光源、成像设备；暗场光学成像技术***的型号为Eclipse LV150N,Nikon；暗场光学成像技术***的光学信息接受设备的型号为CFI TUplan EPI ELWD，成像设备的型号为Ds-Ri2,Nikon。
所获得的图像的可以采用灰度模式或其他亮度计算的模式，亮度极大值、极小值、步长由所选模式具体决定。所获得的光学照片分辨率为2048像素*1536像素灰度格式图片，所获得图片的单像素亮度最低值为0，最高值为255，亮度步长为1，选取经过二维材料样品的某1列像素或某1行像素，读取每个像素的亮度值并绘制位置-亮度曲线。或者，选取二维材料样品所在的多列像素或多行像素，读取每个像素的亮度值，计算多列像素或多行像素的平均值，并绘制位置-亮度曲线。
光源覆盖所有光学波段，典型的覆盖156-1000nm波段，更典型的覆盖可见光300-800nm波段。
二维材料层数为1个单原子层到127个单原子层。
被观测的二维样品在水平面内尺寸上没有限制，但要求合适的可移动载物平台使被观测样品的边缘可以处于光学信息接受设备的可观测区域。
暗场光学成像技术***采用暗场模式。
本发明中，衬底的亮度是由散射光和光学信息接受设备镜头的多次反射造成的。如果使用与现有其他常用光学方法相同的对比度计算方法，所获取的对比度成为暗场相对对比度。具体的计算公式为：
在上述条件下，衬底亮度的平均值为88，则每层石墨烯的亮度贡献值为(45.7％±4.8％)，此结果在对比度上高于现有国家标准：GB/T 40071-2021纳米技术石墨烯相关二维材料的层数测量光学对比度法。值得指出的是，暗场相对对比度会随入射光强的改变而改变。在本发明中暗场相对对比度仅作为与传统光学对比度比较的参数，不作为判断层数的主要方法。
实施例3
根据实施例2所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其区别在于：
图6(a)、图6(b)、图6(c)为多个二硫化钼样品SiO2层厚度为285nm的硅衬底上的暗场光学照片。其中，光源的光照强度为36.6μW/cm2，成像设备的积分时间为50ms。
实施例4
根据实施例2所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其区别在于：
图7(a)、图7(b)、图7(c)为多个石墨烯样品在SiO2层厚度为285nm的硅衬底上的暗场光学照片。光源的光照强度为36.6μW/cm2，成像设备的积分时间为2000ms。
实施例5
根据实施例2所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其区别在于：
图8(a)、图8(b)为多个石墨烯样品在SiO2层厚度为100nm的硅衬底上的暗场光学照片。光源的光照强度为36.6μW/cm2，成像设备的积分时间为2000ms。
实施例6
根据实施例2所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其区别在于：
图9(a)、图9(b)为多个石墨烯样品在无SiO2层的裸硅衬底上的暗场光学照片。光源的光照强度为36.6μW/cm2，成像设备的积分时间为1000ms。
实施例7
根据实施例2所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其区别在于：
图10(a)、图10(b)、图10(c)、图10(d)为同一个氮化硼样品在SiO2层厚度为285nm的硅衬底上不同曝光积分时间下的暗场光学照片。光源的光照强度为36.6μW/cm2，成像设备的积分时间分别为250、500、1000、2000ms。
实施例8
根据实施例2所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其区别在于：
图11(a)、图11(b)、图11(c)为透明石英衬底上的石墨烯样品在不同曝光积分时间下的暗场光学照片；光源的光照强度为36.6μW/cm2，成像设备的积分时间分为200、500、1000ms。
图12为无二维材料样品在SiO2层厚度为285nm的硅衬底上的暗场光学照片。光源的光照强度为36.6μW/cm2，成像设备的积分时间分别为2000ms。
同一个石墨烯样品在不同放大倍数下的暗场光学照片从左至右，光学信息接受设备的倍数依次为50倍，20倍，10倍。目镜的倍数为10倍。光源的光照强度为36.6μW/cm2，成像设备的积分时间为2000ms。
Claims (12)
1.一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其特征在于，包括：
光源产生的光通过暗场光学成像技术***光路倾斜入射到所观测的二维材料样品及衬底上，照射在二维材料样品层数变化区域的入射光，因电偶极矩与二维材料样品内部区域不同而发生瑞利散射，部分散射光线处在暗场光学成像技术***的光学信息接受设备的光线收集范围内；
通过暗场光学成像技术***的光学信息接受设备收集二维材料样品层数变化区域的散射光线，通过暗场光学成像技术***中的成像设备转换为光学照片；
读取光学照片中每个像素的亮度值，并绘制位置-亮度曲线；
计算暗场对比度，为二维材料样品的亮度与衬底的亮度的差值；二维材料样品的亮度是指位置-亮度曲线中的最大亮度值；衬底的亮度是没有二维材料样品的位置读取的照片的亮度值的平均值；
通过二维材料层数与暗场对比度的相关关系计算二维材料层数；
二维材料层数变化区域的与暗场对比度的相关关系的求取过程为：
光源产生的光通过暗场光学成像技术***光路倾斜入射到已知层数的二维材料样品及衬底上，照射在二维材料样品层数变化区域的入射光，在二维材料样品层数变化区域处因电偶极矩与样品内部区域不同而发生瑞利散射，部分散射光线处在暗场光学成像技术***的光学信息接受设备的光线收集范围内；
通过暗场光学成像技术***的光学信息接受设备收集二维材料样品层数变化区域的散射光线，通过暗场光学成像技术***中的成像设备转换为光学照片；
读取光学照片中每个像素的亮度值，并绘制位置-亮度曲线；
计算暗场对比度，为二维材料层数变化区域的亮度与衬底的亮度的差值；
建立二维材料的层数与暗场对比度的相关关系。
2.根据权利要求1所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其特征在于，读取光学照片中每个像素的亮度值，并绘制位置-亮度曲线，包括：通过图片处理软件中的图片读取函数相应功能，读取光学照片中每个像素的亮度值，并以位置为X轴，亮度值为Y轴，绘制位置-亮度曲线。
3.根据权利要求1所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其特征在于，二维材料为石墨烯时，二维材料层数与暗场对比度的相关关系如式(1)所示：
m＝n*t+s(1)
式(1)中，m为暗场对比度，n为每层对比度贡献值，t为二维材料层数，s为修正参数。
4.根据权利要求1所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其特征在于，所述暗场光学成像技术***包括光源、光学信息接受设备、成像设备。
5.根据权利要求1所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其特征在于，所述光源发射的光波长，覆盖所有光学波段。
6.根据权利要求5所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其特征在于，所述光源发射的光波长覆盖的光学波段为156-1000nm。
7.根据权利要求5所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其特征在于，所述光源发射的光波长覆盖的光学波段为300-800nm。
8.根据权利要求1所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其特征在于，所述暗场光学设备的光路应满足光学信息接受设备不处于入射光方向的反射光路方向；使得衬底及二维材料样品镜面反射的光线无法被光学信息接受设备接收。
9.根据权利要求1所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其特征在于，选取经过二维材料样品的某1列像素或某1行像素，读取每个像素的亮度值并绘制位置-亮度曲线；或者，选取二维材料样品所在的多列像素或多行像素，读取每个像素的亮度值，计算多列像素或多行像素的亮度值的平均值，并绘制位置-亮度曲线。
10.根据权利要求1所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其特征在于，所述二维材料包括石墨烯、六方氮化硼、过渡金属硫化物、黑磷。
11.根据权利要求1-10任一所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其特征在于，衬底采用不同二氧化硅层厚度为0-2000nm的硅衬底。
12.根据权利要求11所述的一种使用暗场光学成像技术判别二维材料层数的方法，其特征在于，衬底采用透明蓝宝石衬底；衬底的厚度为100μm-5000μm。
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