CN111912688B - 一种超高真空下原位多功能样品处理装置 - Google Patents

一种超高真空下原位多功能样品处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种超高真空下原位多功能样品处理装置，包括第一驱动装置、样品托切换装置、真空腔室、第二驱动装置；其中，所述真空腔室内部设置有第一样品托停放台、第二样品托停放台和多工位样品托停放台；所述第一驱动装置位于所述真空腔室上方并与所述第一样品托停放台固定连接；所述第二驱动装置位于所述真空腔室下方并与所述第二样品托停放台固定连接；所述样品托切换装置位于所述真空腔室侧方并与所述多工位样品托停放台固定连接。其中本发明的有益效果是：同时在同一装置中能够实现机械解理二维材料、样品转移、多层样品的剥离、薄膜样品制备、粘合电极触点等多功能中任一种功能，本发明适普性高，便于操作。

Description

一种超高真空下原位多功能样品处理装置
技术领域
本发明涉及超高真空领域，特别涉及一种超高真空下原位多功能样品处理装置。
背景技术
现有的在超高空环境下的二维材料机械解理的装置或设备都具有专一性，缺乏普适性，同时没有一种装置或者设备在超高真空实现能实现二维材料机械解理、样品转移、多层样品的剥离、薄膜样品制备、粘合电极触点等多功能。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种超高真空下原位多功能样品处理装置，本发明的技术方案是这样实施的：
一种超高真空下原位多功能样品处理装置，包括第一驱动装置、样品托切换装置、真空腔室和第二驱动装置；其中，所述真空腔室内部设置有第一样品托停放台和第二样品托停放台；所述第一驱动装置位于所述真空腔室上方并与所述第一样品托停放台固定连接；所述第二驱动装置位于所述真空腔室下方并与所述多工位样品托停放台固定连接；所述样品托切换装置包括样品托抓取头，所述样品托抓取头位于所述真空腔室侧方并与所述真空腔室固定连接。
优选地，所述样品托切换装置还包括多工位样品托停放台，所述多工位样品托停放台位于所述真空腔室内。
优选地，所述多工位样品托停放台放置有带有铟片的样品托。
优选地，所述第一驱动装置包括旋转驱动装置和直线驱动装置。
优选地，所述第二样品托停放台与所述第二驱动装置连接处还设置有弹簧。
优选地，所述弹簧为不锈钢304弹簧。
优选地，所述第二样品托停放台设置有插销，所述第一样品托停放台设置有与所述插销对应的插销孔。
优选地，还包括传样机构；所述传样机构位于所述真空腔室一侧。
实施本发明的技术方案可解决现有技术超高空环境下的二维材料机械解理的装置或设备都具有专一性，缺乏普适性的技术问题；实施本发明的技术方案，可实现同时在同一装置中能够实现机械解理二维材料、样品转移、多层样品的剥离、薄膜样品制备、粘合电极触点等多功能中任一种功能的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
图1为本发明的结构示意图；
图2为真空腔室内部结构示意图；
图3为弹簧安装结构示意图。
在上述附图中，各图号标记分别表示：
1，第一驱动装置
1-1，旋转驱动装置 1-2，直线驱动装置
2，样品托切换装置
2-1，样品托抓取头 2-2，多工位样品托停放台
3，真空腔室
3-1，第一样品托停放台 3-2，第二样品托停放台 3-3，弹簧
3-4，插销 3-5，插销孔
4，第二驱动装置
5，传样机构
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
在一种具体的实施例中，如图1和图3所示，一种超高真空下原位多功能样品处理装置，包括第一驱动装置1、样品托切换装置2、真空腔室3和第二驱动装置4；其中，真空腔室3内部设置有第一样品托停放台3-1和第二样品托停放台3-2；第一驱动装置2位于真空腔室3上方并与第一样品托停放台3-1固定连接；第二驱动装置4位于真空腔室3下方并与第二样品托停放台3-2固定连接；样品托切换装置2包括样品托抓取头2-1，样品托抓取头2-1位于真空腔室3侧方并与真空腔室3固定连接。
在本实施例中，第一驱动装置1与第二驱动装置4控制真空腔室3内部的第一样品托停放台3-1和第二样品托停放台3-2上下或旋转运动，同时配合样品托抓取头2-1抓取样品托来实现对样品真空下的多功能操作，例如二维材料机械解理、样品转移、多层样品的剥离、薄膜样品制备、粘合电极触点等多功能。普适性机械解理二维材料的原理，是结合元素周期表中不同元素的相互作用规律，几十种层状材料体系与金基底的相互作用，由于二维材料层间是范德华相互作用，而金和许多二维材料可以形成准共价键，这种相互作用远大于范德华相互作用，因此借助金作为媒介层，可以在不影响材料本征物性的前提下高效地解理出大面积的单层样品，完成二维材料的解理，这种解理方法具有良好的灵活性，可以实现单层样品形状大小、基底是否导电等多方面的调控；
样品转移是利用样品对上下样品托不同的亲附力完成样品的转移；
多层样品的剥离是利用样品对基底的粘连性，与上述的二维材料机械解理的原理相似，大致步骤是将多层样品放在下部样品托上，将多层样品与上部对样品有粘连剂基底的样品托相互贴紧后分离，即完成多层样品的剥离；
薄膜样品制备是在真空腔体3上预留口安装样品蒸发源，第二样品托停放台 3-2上放入带了生长基底的样品托，即可利用分子束外延技术完成薄膜样品制备；
粘合电极触点是利用软性材料的特殊材料特性，该特性是软性材料的干净面在与样品托上光滑面接触时而后轻压即可使两者牢固粘在一起，但是与较为粗糙表面接触时则不会发生粘合。而本实施例可根据不同需要先制备好不同的样品托来进行真空下的操作，完全可以实现二维材料机械解理、样品转移、多层样品的剥离、薄膜样品制备、粘合电极触点等多功能
在一种优选的实施方式中，样品托切换装置2还包括多工位样品托停放台 2-2，多工位样品托停放台2-2位于真空腔室内。
在本实施方式中，多工位样品托停放台2-2可存放多种样品托，根据操作的不同需要通过样品托抓取头2-1抓取样品托放置在第一样品托停放台3-1或第二样品托停放台3-2上，简化了操作步骤。
在一种优选的实施方式中，多工位样品托停放台2-2放置有带有铟片的样品托2-3。
本实施方式中，在真空腔体3内将铟片贴附在第二样品托停放台3-2上，另外位于第一样品托停放台3-1上的需要电极触点的样品托上触点位置做好光滑面；将第一样品托停放台3-1和第二样品托停放台3-2位置做好对应；操作第一驱动装置1和第二驱动装置4使第一样品托停放台3-1和第二样品托停放台3-2紧密接触挤压；将上下样品托分开，铟片与第一样品托停放台3-1上的样品托光滑点粘合，铟电极触点形成。在真空腔体3内保持超高真空就能使样品托上附带上任意所需的铟电极触电点，通过改变第一样品托停放台3-1上样品托光滑点位置可以改变铟电极触点的位置，具有兼容性。换上不同的样品托即可以使用多种功能中的任一种功能。举个例子，样品托上带有不同的材料或者基底，或者用特质材质的样品托，例如，在使用粘合电极触点这个功能时上面是放带有软性金属材料(包括但不限于铟)；
在使用机械解理二维材料功能时，第一样品托停放台3-1上的带上基底(比如常用的金基底)样品托，第二样品托停放台3-2上的是带上二维材料的样品托；在使用样品转移功能时，第一样品托停放台3-1上与第二样品托停放台3-2上及多工位样品托停放台2-2上会放置两种不同材质的样品托。
在一种优选的实施方式中，第一驱动装置1包括旋转驱动装置1-1和直线驱动装置1-2。
旋转驱动装置1-1可控制真空腔体3内第一样品托停放台3-1旋转，直线驱动装置1-2可可控制真空腔体3内第一样品托停放台3-1上下运动，提高操作精度。在一种优选的实施方式中，如图3所示，第二样品托停放台3-2与第二驱动装置 4连接处还设置有弹簧3-3。
弹簧3-3使得第二样品托停放台3-2具有伸缩性，避免在没对接好时放生刚性碰撞，损坏装置，同时第一样品托停放台3-1和第二样品托停放台3-2在贴合时弹簧3-3处于压缩状态使得保持较大的压紧力。同时兼具减震效果。
在一种优选的实施方式中，弹簧3-3为不锈钢304弹簧。
不锈钢304弹簧耐高温800℃，具有加工性能好，韧性高的特点，非常适用于真空环境下使用。
在一种优选的实施方式中，第二样品托停放台3-2设置有插销3-4，第一样品托停放台3-1设置有与插销3-4对应的插销孔3-5。
该实施方式可有效提高操作精度。
在一种优选的实施方式中，还包括传样机构5；传样机构5位于真空腔室3 一侧。
传样机构5可进行真空下的样品传输。
实施本发明的技术方案可解决现有技术超高空环境下的二维材料机械解理的装置或设备都具有专一性，缺乏普适性的技术问题；实施本发明的技术方案，可实现同时在同一装置中能够实现机械解理二维材料、样品转移、多层样品的剥离、薄膜样品制备、粘合电极触点等多功能中任一种功能的技术效果。
需要指出的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超高真空下原位多功能样品处理装置，其特征在于：包括第一驱动装置、样品托切换装置、真空腔室和第二驱动装置；其中，所述真空腔室内部设置有第一样品托停放台和第二样品托停放台；所述第一驱动装置位于所述真空腔室上方并与所述第一样品托停放台固定连接；所述第二驱动装置位于所述真空腔室下方并与所述第二样品托停放台固定连接；所述样品托切换装置包括样品抓取头，所述样品托抓取头位于所述真空腔室侧方并与所述真空腔室固定连接；
所述样品托切换装置还包括多工位样品托停放台，所述多工位样品托停放台位于所述真空腔室内，所述样品托抓取头用于根据操作的需要抓取样品托放置在所述第一样品托停放台或所述第二样品托停放台上，以配合所述第一驱动装置和所述第二驱动装置实现对样品的多功能操作，
在使用机械解理二维材料功能时，所述第一样品托停放台用于设置带上基底的样品托，所述第二样品托停放台用于设置带上二维材料的样品托；
在使用样品转移功能时，所述第一样品托停放台上与所述第二样品托停放台上分别用于设置两种不同材质的样品托；
在使用薄膜样品制备功能时，所述真空腔室上预留口安装样品蒸发源，所述第二样品托停放台上用于设置带有生长基底的样品托；
在使用粘合电极触点功能时，所述第二样品托停放台用于设置软性金属材料，并且所述第一样品托停放台上设置需要电极触点的样品托，该样品托上的触点位置做好光滑面。
2.根据权利要求1所述的一种超高真空下原位多功能样品处理装置，其特征在于：所述第一驱动装置包括旋转驱动装置和直线驱动装置。
3.根据权利要求1所述的一种超高真空下原位多功能样品处理装置，其特征在于：所述第二样品托停放台与所述第二驱动装置连接处还设置有弹簧。
4.根据权利要求3所述的一种超高真空下原位多功能样品处理装置，其特征在于：所述弹簧为不锈钢304弹簧。
5.根据权利要求1所述的一种超高真空下原位多功能样品处理装置，其特征在于：所述第二样品托停放台设置有插销，所述第一样品托停放台设置有与所述插销对应的插销孔。
6.根据权利要求1所述的一种超高真空下原位多功能样品处理装置，其特征在于：还包括传样机构：所述传样机构位于所述真空腔室一侧。
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