[发明专利]一种大面积单元素二维材料制备设备及制备方法

权利要求书

1.一种大面积单元素二维材料制备设备，其特征在于：包括气氛调节装置(1)、低温冷却装置(2)、气管、真空调节装置、循环水装置和蒸发沉积装置；所述气管包括螺旋型铜管(3-1)、第一接头(3-2)和不锈钢管(3-3)；所述螺旋型铜管(3-1)的一端与所述气氛调节装置(1)连接，另一端与第一接头(3-2)连接，所述螺旋型铜管(3-1)放置于低温冷却装置(2)中，所述第一接头(3-2)与不锈钢管(3-3)连接，所述不锈钢管(3-3)与蒸发沉积装置连接，所述真空调节装置与蒸发沉积装置相连，所述循环水装置单独设置，分别与真空调节装置和蒸发沉积装置相连。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述蒸发沉积装置为热阻式蒸发镀膜仪。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述蒸发沉积装置包括蒸发加热器(6-1)、蒸发舟(6-2)、蒸镀物质(6-3)、样品台(6-4)、真空室(6-5)、真空法兰(6-6)、真空铜垫圈(6-7)、螺钉(6-8)、卡扣(6-9)、配套螺钉(6-10)和膜厚仪(6-11)；其中蒸发舟(6-2)与蒸发加热器(6-1)相连，蒸镀物质(6-3)放于蒸发舟(6-2)上，衬底粘贴在样品台(6-4)上，样品台(6-4)与不锈钢管(3-3)通过卡扣(6-9)和配套螺钉(6-10)连接在一起，所述不锈钢管(3-3)与真空法兰(6-6)焊接为一体，不锈钢管(3-3)穿过真空法兰(6-6)进入真空室(6-5)，真空法兰(6-6)通过均布在圆周上的螺钉(6-8)与蒸发沉积装置的机体相连，使用真空铜垫圈(6-7)密封，膜厚仪(6-11)探头接线由真空室(6-5)另一侧的真空法兰连出，并与膜厚仪显示器相连。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：所述蒸发沉积装置还包括两个第二接头(6-12)，所述不锈钢管(3-3)进入真空室(6-5)后通过一个第二接头(6-12)与缠绕在样品台(6-4)上的不锈钢管的一端连接，缠绕在样品台(6-4)上的不锈钢管的另一端与另一个第二接头(6-12)连接，所述另一个第二接头(6-12)的另一端连接的不锈钢管穿出真空法兰(6-6)，并与真空法兰(6-6)焊接为一体。

5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：所述蒸发加热器(6-1)分为A、B两个电极，能够蒸镀两种不同材料。

6.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：所述真空调节装置包括机械泵(4-1)、真空分子泵(4-2)和放气阀(4-3)，用于调节真空室的真空度。

7.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：所述循环水装置包括过滤及冷却水箱(5-1)和水管(5-2)，所述过滤及冷却水箱(5-1)通过水管(5-2)与所述蒸发沉积装置连接。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的设备，其特征在于：所述大面积单元素二维材料的基底为硅片、云母片、石英片或PET。

9.一种利用权利要求1-8中任一项所述的大面积单元素二维材料制备设备的制备方法，其特征在于：

步骤一、根据需要制备的薄膜材料和大小，确定衬底的材料和大小，将衬底粘贴在样品台(6-4)上，并固连在气管上；

步骤二、根据需要制备的薄膜厚度确定蒸镀物质(6-3)的质量，并放在蒸发舟(6-2)上；

步骤三、利用气氛调节装置(1)验漏，并使气管内空气排除，同时调节气管中的气体流量；

步骤四、使真空室(6-5)处于密闭状态，通过操作面板启动循环水装置和真空调节装置，保持真空室内的真空度；

步骤五、待真空室内真空度达到一定数值后，启动低温冷却装置(2)使气管内气体温度降低，打开蒸发沉积装置中的蒸发加热器(6-1)蒸发蒸镀物质(6-3)，调节蒸发电流大小可以调节蒸发温度；打开膜厚仪(6-11)测定蒸镀制备的二维薄膜的厚度；

步骤六、待蒸镀物质(6-3)全部蒸发至衬底后结束反应，依次关闭蒸发加热器(6-1)、真空调节装置和循环水装置，待温度降至室温后关闭低温冷却装置(2)和气氛调节装置(1)，记录恢复到室温后的膜厚仪(6-11)示数，取出样品。