一种超高真空二维材料制备系统及制备方法与流程

技术特征：
1.一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(1)，其特征在于，所述系统支架(1)上通过固定架(2)安装有超高真空腔体(3)，超高真空腔体(3)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(3)上设有：真空腔门(4)，用于超高真空腔体(3)内外二维材料样品的快速更换；长焦显微镜(5)，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(3)的内腔抽真空，维持超高真空腔体(3)内腔的超高真空环境；真空计(11)，用于实时测量高真空腔体(3)内腔真空度；观察窗(8)，用于观测超高真空腔体(3)内腔中的情况并配合解离过程的进行；样品架传样杆(14)，内芯部分位于超高真空腔体(3)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(13)，内芯部分位于超高真空腔体(3)的内腔中并与二维材料操作机构相连，用于配合观察窗(8)操作二维材料样品的抓取、更换和制备。2.如权利要求1所述的一种超高真空二维材料制备系统，其特征在于：所述二维材料操作机构包括设置于超高真空腔体(3)内腔中的样品架(15)，样品架(15)与样品架传样杆(14)内芯部分相连以通过样品架传样杆(14)控制二维材料样品的储存与传输，且样品架(15)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。3.如权利要求2所述的一种超高真空二维材料制备系统，其特征在于：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(19)和组合后实现机械抓手(19)三维运动的机械臂x轴电机(16)、机械臂y轴电机(17)和机械臂z轴电机(18)，机械抓手(19)的自由端上可拆卸式安装有带载玻片衬底的第一样品托(24)，第一样品托(24)的载玻片衬底上粘接有二维材料样品。4.如权利要求2所述的一种超高真空二维材料制备系统，其特征在于：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(20)、样品x轴电机(21)、样品倾转电机(22)和加热控温台(23)，加热控温台(23)的顶端设有带衬底的第二样品托(25)和第三样品托(26)，第二样品托(25)用于二维材料样品接触后撕出干净表面，第三样品托(26)用于在基底上面留下制备的单层二维材料。5.如权利要求1所述的一种超高真空二维材料制备系统，其特征在于：所述超高真空腔体(3)上设有可与其他腔体相连接的互联管道(9)，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(9)上设有切断其他腔体与超高真空腔体(3)连接的第一闸板阀(10)。6.如权利要求1所述的一种超高真空二维材料制备系统，其特征在于：所述真空泵组包括分子泵(6)和机械泵(7)，且分子泵(6)和机械泵(7)通过真空泵管相连。7.如权利要求6所述的一种超高真空二维材料制备系统，其特征在于：所述真空泵组与超高真空腔体(3)的连接处安装有用于切断真空泵组与超高真空腔体(3)连接的第二闸板阀(12)。8.如权利要求1所述的一种超高真空二维材料制备系统，其特征在于：所述超高真空腔体(3)的内腔中还设有用于多件二维材料样品存放的样品存储架。
9.一种使用如权利要求1-8任一项所述的超高真空二维材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、将二维材料样品粘附于二维材料操作机构的操作端，并通过真空腔门(4)将二维材料操作机构和二维材料样品送入超高真空腔体(3)；s2、开启真空泵组对超高真空腔体(3)的内腔抽真空，在超高真空腔体内腔达到超高真空环境时开始进行二维材料的解离；s3、操控样品架传样杆(14)将二维材料样品转移至机械臂模块的样品架上，并移动至长焦显微镜(5)的观测视野内进行观测；s4、操控样品抓手传样杆(13)配合观察窗(8)实现二维材料样品在超高真空环境的抓取、更换；s5、通过样品架(15)上面的机械臂模块和样品台模块的配合，在观察窗(8)和长焦显微镜(5)的观测下完成二维材料的制备。10.如权利要求9所述的超高真空二维材料制备方法，其特征在于：所述步骤s4后，操控样品抓手传样杆(13)配合观察窗(8)可实现多件二维材料样品在超高真空环境的堆叠，制备出特定功能的异质结。

技术总结
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。前景。前景。


技术研发人员：王文杰
受保护的技术使用者：仪晟科学仪器（嘉兴）有限公司
技术研发日：2021.11.18
技术公布日：2022/2/18