[发明专利]一种超高真空二维材料制备系统及制备方法

说明书

本发明提供一种超高真空二维材料制备系统及制备方法，旨在解决现有的用机械剥离法制备二维材料的方式一般都在大气环境下进行，大气下的氧气很容易将二维材料氧化，进而改变所制备的二维材料的性质，无法获得准确二维材料观测和检测数据的问题，超高真空二维材料制备系统包括系统支架，所述系统支架上通过固定架安装有超高真空腔体，超高真空腔体的内腔中设有用于二维材料样品在超高真空环境下制备的二维材料操作机构，且超高真空腔体上设有：真空腔门；长焦显微镜；真空泵组，用于对超高真空腔体的内腔抽真空；真空计；观察窗；样品架传样杆；样品抓手传样杆。本发明尤其适用于二维材料的精细制备，具有较高的社会使用价值和应用前景。

技术领域

本发明涉及二维材料制备技术领域，具体涉及一种超高真空二维材料制备系统及制备方法。

背景技术

二维材料通常只有一个或几个原子层厚度，现有的用机械剥离法制备二维材料的方式一般都在大气环境下进行，而大气下的氧气很容易将二维材料氧化，进而改变所制备的二维材料的性质，无法获得准确的二维材料观测和检测数据，同时现有的二维材料制备系统中，通常采用步进电机驱动，尺寸比较大，比较笨重，难以应用。

为此，我们提出了一种超高真空二维材料制备系统及制备方法。

发明内容

本发明的目的在于解决或至少缓解现有技术中所存在的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供一种超高真空二维材料制备系统，包括作为安装平台的系统支架，所述系统支架上通过固定架安装有超高真空腔体，超高真空腔体的内腔中设有用于二维材料样品在超高真空环境下制备的二维材料操作机构，且超高真空腔体上设有：

真空腔门，用于超高真空腔体内外二维材料样品的快速更换；

长焦显微镜，用于对二维材料样品的制备进行观测；

真空泵组，用于对超高真空腔体的内腔抽真空，维持超高真空腔体内腔的超高真空环境；

真空计，用于实时测量高真空腔体内腔真空度；

观察窗，用于观测超高真空腔体内腔中的情况；

样品架传样杆，内芯部分位于超高真空腔体的内腔中并与二维材料操作机构相连，用于操作二维材料样品的储存与传输；

样品抓手传样杆，内芯部分位于超高真空腔体的内腔中并与二维材料操作机构相连，用于配合观察窗操作二维材料样品的抓取、更换和制备。

可选地，所述二维材料操作机构包括设置于超高真空腔体内腔中的样品架，样品架与样品架传样杆内芯部分相连以通过样品架传样杆控制二维材料样品的储存与传输，且样品架的上端两侧分别设有用于配合完成二维材料样品制备的机械臂模块和样品台模块。

可选地，所述机械臂模块包括用于二维材料样品抓取和更换的机械抓手和组合后实现机械抓手三维运动的机械臂X轴电机、机械臂Y轴电机和机械臂Z轴电机，机械抓手的自由端上可拆卸式安装有带载玻片衬底的第一样品托，第一样品托的载玻片衬底上粘接有二维材料样品。

可选地，所述样品台模块包括自下而上依次叠加安装的样品Y轴电机、样品X轴电机、样品倾转电机和加热控温台，加热控温台的顶端设有带衬底的第二样品托和带基底的第三样品托，第二样品托用于二维材料样品接触后撕出干净表面，第三样品托用于在基底上面留下制备的单层二维材料。

可选地，所述超高真空腔体上设有可与其他腔体相连接的互联管道，用于将制备好的二维材料样品传递至其他超高真空腔体内测试，且互联管道上设有切断其他腔体与超高真空腔体连接的第一闸板阀。

可选地，所述真空泵组包括分子泵和机械泵，且分子泵和机械泵通过真空泵管相连以提高超高真空腔体内腔的真空度。