本發(fā)明屬于納米科技領(lǐng)域，具體涉及一種可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體集成電路集成度的提高，器件尺寸不斷縮小，目前主流半導(dǎo)體晶體管已經(jīng)達(dá)到了22納米的特征尺寸。這已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)有工藝技術(shù)的頂端水平。但是，近幾年，在納米科技領(lǐng)域中隨著對(duì)石墨烯這種層狀二維材料的深度研究。我們發(fā)現(xiàn)，層狀二維材料能夠突破電子器件尺寸減小的技術(shù)壁壘。而且，還發(fā)現(xiàn)多種具有類似于石墨烯的結(jié)構(gòu)的層狀二維材料，同樣具有很多優(yōu)異特性，若是將兩者結(jié)合起來(lái)形成一種新型半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)器件，可以將其應(yīng)用在光電檢測(cè)領(lǐng)域。

電子領(lǐng)域中異質(zhì)結(jié)涉及領(lǐng)域眾多，如HBT(異質(zhì)結(jié)雙極晶體管)、開(kāi)關(guān)器件、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、HEMT(高速電子遷移率晶體管)等。但是制備二維層狀異質(zhì)材料的難題一直阻礙著這一領(lǐng)域的發(fā)展。因?yàn)樵谥苽涠S層狀異質(zhì)材料時(shí)，所用的材料尺寸一般只有幾個(gè)到幾十個(gè)微米，都是借助于高放大倍數(shù)顯微鏡才能觀察到，要想成功將一個(gè)微納級(jí)別尺寸的材料堆垛成異質(zhì)材料，勢(shì)必涉及到微納工藝技術(shù)，制備過(guò)程略微的抖動(dòng)都有可能影響制備的異質(zhì)材料的性能、接觸，直接影響到后續(xù)做的異質(zhì)結(jié)器件性能。為了能夠更精準(zhǔn)的進(jìn)行定位搭建二維層狀異質(zhì)材料，需要一個(gè)新的轉(zhuǎn)移臺(tái)：更能保證轉(zhuǎn)移時(shí)的精準(zhǔn)定位，減少因?qū)嶒?yàn)抖動(dòng)等因素造成的失敗幾率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種軌道式旋轉(zhuǎn)控制臺(tái)，其用于轉(zhuǎn)移材料時(shí)，對(duì)材料角度的調(diào)整，并確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程的穩(wěn)定操作。

本發(fā)明還有一個(gè)重要目的是盡可能提升實(shí)驗(yàn)人員的工作空間和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的靈活性，以求更高的實(shí)驗(yàn)成功率和更少的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

本發(fā)明提出了一種可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)，包括：旋轉(zhuǎn)控制臺(tái)、中央載物臺(tái)、可視化界面。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)中，所述旋轉(zhuǎn)控制臺(tái)包括：控制臺(tái)底座、旋轉(zhuǎn)支架和平衡臂；所述旋轉(zhuǎn)支架設(shè)置在所述控制臺(tái)底座上，所述平衡臂與所述旋轉(zhuǎn)支架連接。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)中，所述中央載物臺(tái)包括：載物臺(tái)底座、載物臺(tái)支撐架、顯微鏡機(jī)構(gòu)和載物臺(tái)機(jī)構(gòu)；所述載物臺(tái)支撐架固定在所述載物臺(tái)底座上；所述顯微鏡機(jī)構(gòu)和所述載物臺(tái)機(jī)構(gòu)固定在所述載物臺(tái)支撐架上。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)中，所述顯微鏡機(jī)構(gòu)包括：顯微鏡轉(zhuǎn)軸、顯微鏡伸縮桿、顯微鏡和圖像控制器；所述顯微鏡轉(zhuǎn)軸設(shè)置在所述載物臺(tái)支撐架上；所述顯微鏡伸縮桿的兩端分別與所述顯微鏡和所述顯微鏡轉(zhuǎn)軸連接；所述圖像控制器和所述顯微鏡連接。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)中，所述載物臺(tái)機(jī)構(gòu)包括：載物臺(tái)轉(zhuǎn)軸、加熱臺(tái)轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)和加熱臺(tái)；所述載物臺(tái)轉(zhuǎn)軸和加熱臺(tái)轉(zhuǎn)軸設(shè)置在所述載物臺(tái)支撐架上；所述旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)和所述載物臺(tái)轉(zhuǎn)軸連接；所述加熱臺(tái)和加熱臺(tái)轉(zhuǎn)軸連接；所述旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)設(shè)置在所述加熱臺(tái)的頂部。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)中，所述可視化界面與所述圖像控制器連接。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)中，所述旋轉(zhuǎn)支架包括：第一旋轉(zhuǎn)支架和第二旋轉(zhuǎn)支架；所述平衡臂的兩端分別與所述第一旋轉(zhuǎn)支架和所述第二旋轉(zhuǎn)支架連接。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)中，所述控制臺(tái)底座上設(shè)置有內(nèi)側(cè)軌道和外側(cè)軌道；所述內(nèi)側(cè)軌道和所述外側(cè)軌道同心設(shè)置；所述旋轉(zhuǎn)支架安置在所述內(nèi)側(cè)軌道和所述外側(cè)軌道上。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)中，所述加熱臺(tái)上設(shè)置有把柄。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)中，所述可視化界面包括：顯示器、顯示器支撐架和顯示器底座；所述顯示器通過(guò)所述顯示器支撐架固定在所述顯示器底座上，并和所述圖像控制器連接。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)中，所述平衡臂上設(shè)置有載玻片固定夾。

本發(fā)明更換樣品和載玻片時(shí)可將顯微鏡移離旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)，堆垛二維層狀材料時(shí)能夠通過(guò)軌道式旋轉(zhuǎn)控制臺(tái)調(diào)整樣品材料角度，轉(zhuǎn)移材料和堆垛材料時(shí)可通過(guò)載物臺(tái)的上升下降實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明所述的軌道式旋轉(zhuǎn)控制臺(tái)能夠通過(guò)旋轉(zhuǎn)平衡臂實(shí)現(xiàn)樣品材料的自由旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使堆垛的二維層狀異質(zhì)材料達(dá)到最優(yōu)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明兩支架的配置和長(zhǎng)臂式轉(zhuǎn)動(dòng)能有效降低實(shí)驗(yàn)過(guò)程的震動(dòng)，提高堆垛時(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的穩(wěn)定性，這在二維材料維納級(jí)尺寸下是尤為重要的。

本發(fā)明所述的顯微鏡轉(zhuǎn)軸、顯微鏡伸縮桿，是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)期間需要對(duì)樣品和載玻片進(jìn)行更換，往往會(huì)由于顯微鏡和載物臺(tái)之間的距離太小而碰到樣品或操作員的手，這極大地影響了實(shí)驗(yàn)的成功率，顯微鏡轉(zhuǎn)軸和顯微鏡伸縮桿的配合恰好能夠增加實(shí)驗(yàn)員的工作空間，有效解決了以上難題。

本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)、加熱臺(tái)是獨(dú)立于彼此可分離、可組裝，如果僅僅是固定式加熱臺(tái)，便不能夠從多個(gè)方面對(duì)樣品的位置做出最合理的調(diào)整，只有去調(diào)整樣品，無(wú)疑加大了實(shí)驗(yàn)的難度和延長(zhǎng)了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，本發(fā)明進(jìn)行的改進(jìn)相當(dāng)于加入了對(duì)樣品角度的粗調(diào)機(jī)制，微調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)，小范圍調(diào)整扭動(dòng)旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)轉(zhuǎn)軸，大范圍調(diào)整扭動(dòng)加熱臺(tái)轉(zhuǎn)軸，這樣減少實(shí)驗(yàn)時(shí)間的同時(shí)為操作員也提供了極大的操作靈活性。

本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)，加熱臺(tái)在堆垛材料時(shí)連接在一起，加熱臺(tái)為旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)加熱，堆垛完之后載物臺(tái)需要降溫時(shí)，將加熱臺(tái)和旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)隔離開(kāi)，用來(lái)減少降低溫度的等待時(shí)間。并且本發(fā)明開(kāi)創(chuàng)性的使用加熱臺(tái)帶動(dòng)載物臺(tái)下降的方式達(dá)到轉(zhuǎn)移和堆垛的目的，極大地保證了轉(zhuǎn)移時(shí)的穩(wěn)定操作。

本發(fā)明提出的顯微鏡轉(zhuǎn)軸、顯微鏡伸縮桿，在操作人員更換樣品和載玻片時(shí)通過(guò)這兩個(gè)裝置將載物臺(tái)上面的顯微鏡移到不影響實(shí)驗(yàn)人員操作的地方，從而避免操作期間和顯微鏡的碰撞導(dǎo)致的樣品脫落。同時(shí)旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)，加熱臺(tái)的獨(dú)立于彼此可拆卸，可組裝的特性，給實(shí)驗(yàn)人員帶來(lái)了極大的選擇性，可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)多個(gè)方面調(diào)整材料角度，并且在降溫過(guò)程，旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)，加熱臺(tái)的分離有效降低了加熱的時(shí)間，并且節(jié)省了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)移臺(tái)需要實(shí)驗(yàn)人員拿掉旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)進(jìn)行人工降溫所另加的操作步驟。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)的側(cè)視圖。

圖3為本發(fā)明可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)的俯視圖。

圖4-10為本發(fā)明堆垛二維層狀材料過(guò)程原理展示圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程、條件、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本發(fā)明沒(méi)有特別限制內(nèi)容。

如圖1至圖3所示，本實(shí)施例中的可堆垛二維層狀異質(zhì)材料的便攜式操作臺(tái)，包括：旋轉(zhuǎn)控制臺(tái)、中央載物臺(tái)、可視化界面。

本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)控制臺(tái)包括：控制臺(tái)底座15、旋轉(zhuǎn)支架和平衡臂5；旋轉(zhuǎn)支架設(shè)置在控制臺(tái)底座15上，平衡臂5與旋轉(zhuǎn)支架連接。其中，旋轉(zhuǎn)支架包括：第一旋轉(zhuǎn)支架13和第二旋轉(zhuǎn)支架16；平衡臂5的兩端分別與第一旋轉(zhuǎn)支架13和第二旋轉(zhuǎn)支架16連接?？刂婆_(tái)底座15上設(shè)置有內(nèi)側(cè)軌道11和外側(cè)軌道17；內(nèi)側(cè)軌道11和外側(cè)軌道17同心設(shè)置；旋轉(zhuǎn)支架安置在內(nèi)側(cè)軌道11和外側(cè)軌道17上。

本實(shí)施例中，中央載物臺(tái)包括：載物臺(tái)底座12、載物臺(tái)支撐架1、顯微鏡機(jī)構(gòu)和載物臺(tái)機(jī)構(gòu)；載物臺(tái)支撐架1固定在載物臺(tái)底座12上；顯微鏡機(jī)構(gòu)和載物臺(tái)機(jī)構(gòu)固定在載物臺(tái)支撐架1上。

本實(shí)施例中，顯微鏡機(jī)構(gòu)包括：顯微鏡轉(zhuǎn)軸24、顯微鏡伸縮桿25、顯微鏡3和圖像控制器2；顯微鏡轉(zhuǎn)軸24設(shè)置在載物臺(tái)支撐架1上；顯微鏡伸縮桿25的兩端分別與顯微鏡3和顯微鏡轉(zhuǎn)軸24連接；圖像控制器2和顯微鏡3連接。

本實(shí)施例中，載物臺(tái)機(jī)構(gòu)包括：載物臺(tái)轉(zhuǎn)軸26、加熱臺(tái)轉(zhuǎn)軸27、旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)7和加熱臺(tái)8；載物臺(tái)轉(zhuǎn)軸26和加熱臺(tái)轉(zhuǎn)軸27設(shè)置在載物臺(tái)支撐架1上；旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)7和載物臺(tái)轉(zhuǎn)軸26連接；加熱臺(tái)8和加熱臺(tái)轉(zhuǎn)軸27連接；旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)7設(shè)置在加熱臺(tái)8的頂部；加熱臺(tái)8上設(shè)置有把柄9。

本實(shí)施例中，可視化界面與圖像控制器2連接。其中，可視化界面包括：顯示器21、顯示器支撐架22和顯示器底座23；顯示器21通過(guò)顯示器支撐架22固定在顯示器底座23上，并和圖像控制器2連接。

本實(shí)施例中，顯微鏡3可通過(guò)圖像控制器2捕捉到旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)7上的物品影像；平衡臂5上設(shè)置有載玻片固定夾4，載玻片固定夾4有螺絲可以將載玻片20固定??；平衡臂5為一塊鋼板制成能夠?qū)崿F(xiàn)中心部位載玻片固定夾的轉(zhuǎn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)7為銅塊制成的，不管是將樣品覆蓋在目標(biāo)樣品材料上還是將樣品材料分離開(kāi)襯底，都需要很好地穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性；平衡臂5的引入和旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)7的下降模式有效增加了材料轉(zhuǎn)移時(shí)操作的穩(wěn)定性；加熱臺(tái)移動(dòng)把柄9，在將目標(biāo)材料轉(zhuǎn)移走之后以及將目標(biāo)材料堆垛之前需要將旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)7的溫度降低，本發(fā)明設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)7和加熱臺(tái)8可分離、可組裝模式能夠減少加熱臺(tái)8降溫的時(shí)間，提高工作效率，并且增加了對(duì)加熱臺(tái)8的控制不僅能夠在調(diào)整材料角度時(shí)候多了一項(xiàng)控制選項(xiàng)，旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)7和加熱臺(tái)8可分離能夠減少加熱臺(tái)8降溫的時(shí)間，提高工作效率，而且在將載玻片20和材料的分離時(shí)采用的加熱臺(tái)8下降的方式，提高了操作的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性；內(nèi)側(cè)軌道11和外側(cè)軌道17能夠?qū)崿F(xiàn)平衡臂支架的環(huán)繞轉(zhuǎn)動(dòng)。

本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)7和載物臺(tái)支撐架1由載物臺(tái)轉(zhuǎn)軸26連接，加熱臺(tái)8和載物臺(tái)支撐架1由加熱臺(tái)轉(zhuǎn)軸27連接。每個(gè)轉(zhuǎn)軸載物臺(tái)支撐架1都有螺絲進(jìn)行固定，當(dāng)需要旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)7下降時(shí)，需同時(shí)松開(kāi)兩個(gè)轉(zhuǎn)軸的螺絲，在載物臺(tái)支撐架1上手動(dòng)上下調(diào)節(jié)加熱臺(tái)轉(zhuǎn)軸27，由于旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)7是放在加熱臺(tái)8上部的平臺(tái)，在旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)7沒(méi)有螺絲固定的時(shí)候會(huì)跟隨加熱臺(tái)8一起下降上升。當(dāng)只需要加熱臺(tái)8下降時(shí)，必須固定好載物臺(tái)轉(zhuǎn)軸26，松開(kāi)加熱臺(tái)轉(zhuǎn)軸27，在載物臺(tái)支撐架1上手動(dòng)上下調(diào)節(jié)加熱臺(tái)轉(zhuǎn)軸27，調(diào)節(jié)加熱臺(tái)8上下移動(dòng)。

本實(shí)施例中，實(shí)驗(yàn)期間需要更換載物臺(tái)7上的樣品時(shí)，由于顯微鏡3和旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)7之間的間隔距離太小需要操作員進(jìn)行很精細(xì)的操作，這極大地影響了實(shí)驗(yàn)的成功率，顯微鏡轉(zhuǎn)軸24和顯微鏡伸縮桿25能夠在操作員對(duì)旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)7上進(jìn)行操作時(shí)將顯微鏡3移動(dòng)較大的距離，擴(kuò)大操作員工作空間。在將待轉(zhuǎn)移材料精準(zhǔn)搭建在目標(biāo)材料上時(shí)，之前的校準(zhǔn)和調(diào)整樣品的方式只能是兩種：調(diào)整載玻片20、轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，當(dāng)需要對(duì)樣品進(jìn)行幅度較大的調(diào)整時(shí)，僅僅依賴于以上兩種微調(diào)控方式會(huì)碰到以下問(wèn)題：調(diào)整程度過(guò)大超過(guò)測(cè)桿量程、調(diào)整程度過(guò)大移動(dòng)測(cè)桿時(shí)間久。本發(fā)明加入了樣品的粗調(diào)機(jī)制，小范圍調(diào)整使用載物臺(tái)轉(zhuǎn)軸26，大范圍調(diào)整使用加熱臺(tái)轉(zhuǎn)軸27，減少實(shí)驗(yàn)時(shí)間的同時(shí)為操作員也提供了極大的操作靈活性。

本實(shí)施例中，堆垛二維層狀材料的過(guò)程原理為：將二維材料制作在一個(gè)襯底上，制作二維層狀異質(zhì)材料便是將一塊襯底上的二維層狀材料轉(zhuǎn)移到另一塊襯底上，并和第二塊襯底上的二維層狀材料形成異質(zhì)接觸。

主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1、如圖4，準(zhǔn)備好待轉(zhuǎn)移材料a，將其安放在載物臺(tái)b上。

2、如圖5，用載玻片c和聚合物d準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移校準(zhǔn)，將載物臺(tái)b上升。

3、如圖6，使用載玻片c和聚合物d黏住待轉(zhuǎn)移材料1，當(dāng)待轉(zhuǎn)移材料和載玻片c上的聚合物d充分接觸后，加熱臺(tái)進(jìn)行加熱。

4、如圖7，溫度達(dá)到一定后將載物臺(tái)下降，此時(shí)待轉(zhuǎn)移材料會(huì)黏附在聚合物d上，使用載玻片c和聚合物d轉(zhuǎn)移走待轉(zhuǎn)移材料a。

5、如圖8，使用載玻片c和聚合物d以及待轉(zhuǎn)移材料a準(zhǔn)備堆垛校準(zhǔn)，將另一塊帶有目標(biāo)材料e的襯底安放在載物臺(tái)b上，和上一步的樣品通過(guò)顯微鏡進(jìn)行校準(zhǔn)后上升載物臺(tái)b。

6、如圖9，當(dāng)材料a和材料e接觸后，加熱臺(tái)加熱，使用載玻片c和聚合物d以及待轉(zhuǎn)移材料a和目標(biāo)材料e堆垛。

7、如圖10，去掉載玻片c和聚合物d后得到材料a和材料e形成的異質(zhì)材料。

本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以上實(shí)施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點(diǎn)都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書為保護(hù)范圍。