CN206184488U - 一种可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台，更换样品和载玻片时可将显微镜移离旋转载物台，堆垛二维层状材料时能够通过轨道式旋转控制台调整样品材料角度，转移材料和堆垛材料时可通过载物台的上升下降实现。本实用新型减少了材料对准校准的时间，增加了安置样品材料时的工作空间，避免了操作员人为失误导致的失败，提高了堆垛材料时的平稳性，增加了实验的灵活性，有效解决了堆垛二维材料精准定位的难题，在基于二维层状异质材料的制造方面具有良好的应用前景。

Description

一种可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台

技术领域

本实用新型属于纳米科技领域，具体涉及一种可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台。

背景技术

随着半导体集成电路集成度的提高，器件尺寸不断缩小，目前主流半导体晶体管已经达到了22纳米的特征尺寸。这已经达到了现有工艺技术的顶端水平。但是，近几年，在纳米科技领域中随着对石墨烯这种层状二维材料的深度研究。我们发现，层状二维材料能够突破电子器件尺寸减小的技术壁垒。而且，还发现多种具有类似于石墨烯的结构的层状二维材料，同样具有很多优异特性，若是将两者结合起来形成一种新型半导体异质结器件，可以将其应用在光电检测领域。

电子领域中异质结涉及领域众多，如HBT(异质结双极晶体管)、开关器件、场效应晶体管、HEMT(高速电子迁移率晶体管)等。但是制备二维层状异质材料的难题一直阻碍着这一领域的发展。因为在制备二维层状异质材料时，所用的材料尺寸一般只有几个到几十个微米，都是借助于高放大倍数显微镜才能观察到，要想成功将一个微纳级别尺寸的材料堆垛成异质材料，势必涉及到微纳工艺技术，制备过程略微的抖动都有可能影响制备的异质材料的性能、接触，直接影响到后续做的异质结器件性能。为了能够更精准的进行定位搭建二维层状异质材料，需要一个新的转移台：更能保证转移时的精准定位，减少因实验抖动等因素造成的失败几率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种轨道式旋转控制台，其用于转移材料时，对材料角度的调整，并确保实验过程的稳定操作。

本实用新型还有一个重要目的是尽可能提升实验人员的工作空间和实验过程的灵活性，以求更高的实验成功率和更少的实验时间。

本实用新型提出了一种可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台，包括：旋转控制台、中央载物台、可视化界面。

本实用新型提出的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台中，所述旋转控制台包括：控制台底座、旋转支架和平衡臂；所述旋转支架设置在所述控制台底座上，所述平衡臂与所述旋转支架连接。

本实用新型提出的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台中，所述中央载物台包括：载物台底座、载物台支撑架、显微镜机构和载物台机构；所述载物台支撑架固定在所述载物台底座上；所述显微镜机构和所述载物台机构固定在所述载物台支撑架上。

本实用新型提出的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台中，所述显微镜机构包括：显微镜转轴、显微镜伸缩杆、显微镜和图像控制器；所述显微镜转轴设置在所述载物台支撑架上；所述显微镜伸缩杆的两端分别与所述显微镜和所述显微镜转轴连接；所述图像控制器和所述显微镜连接。

本实用新型提出的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台中，所述载物台机构包括：载物台转轴、加热台转轴、旋转载物台和加热台；所述载物台转轴和加热台转轴设置在所述载物台支撑架上；所述旋转载物台和所述载物台转轴连接；所述加热台和加热台转轴连接；所述旋转载物台设置在所述加热台的顶部。

本实用新型提出的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台中，所述可视化界面与所述图像控制器连接。

本实用新型提出的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台中，所述旋转支架包括：第一旋转支架和第二旋转支架；所述平衡臂的两端分别与所述第一旋转支架和所述第二旋转支架连接。

本实用新型提出的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台中，所述控制台底座上设置有内侧轨道和外侧轨道；所述内侧轨道和所述外侧轨道同心设置；所述旋转支架安置在所述内侧轨道和所述外侧轨道上。

本实用新型提出的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台中，所述加热台上设置有把柄。

本实用新型提出的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台中，所述可视化界面包括：显示器、显示器支撑架和显示器底座；所述显示器通过所述显示器支撑架固定在所述显示器底座上，并和所述图像控制器连接。

本实用新型提出的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台中，所述平衡臂上设置有载玻片固定夹。

本实用新型更换样品和载玻片时可将显微镜移离旋转载物台，堆垛二维层状材料时能够通过轨道式旋转控制台调整样品材料角度，转移材料和堆垛材料时可通过载物台的上升下降实现。

本实用新型所述的轨道式旋转控制台能够通过旋转平衡臂实现样品材料的自由旋转，进而使堆垛的二维层状异质材料达到最优结构。

本实用新型两支架的配置和长臂式转动能有效降低实验过程的震动，提高堆垛时实验平台的稳定性，这在二维材料维纳级尺寸下是尤为重要的。

本实用新型所述的显微镜转轴、显微镜伸缩杆，是因为实验期间需要对样品和载玻片进行更换，往往会由于显微镜和载物台之间的距离太小而碰到样品或操作员的手，这极大地影响了实验的成功率，显微镜转轴和显微镜伸缩杆的配合恰好能够增加实验员的工作空间，有效解决了以上难题。

本实用新型所述的旋转载物台，加热台是独立于彼此可分离，可组装，如果仅仅是固定式加热台，便不能够从多个方面对样品的位置做出最合理的调整，只有去调整样品，这无疑加大了实验的难度和延长了实验时间，本实用新型进行的改进相当于加入了对样品角度的粗调机制，微调整转动旋转载物台，小范围调整扭动旋转载物台转轴，大范围调整扭动加热台转轴，这样减少实验时间的同时为操作员也提供了极大的操作灵活性。

本实用新型所述的旋转载物台，加热台在堆垛材料时连接在一起，加热台为旋转载物台加热，堆垛完之后载物台需要降温时，将加热台和旋转载物台隔离开，用来减少降低温度的等待时间。并且本实用新型开创性的使用加热台带动载物台下降的方式达到转移和堆垛的目的，极大地保证了转移时的稳定操作。

本实用新型提出的显微镜转轴、显微镜伸缩杆，在操作人员更换样品和载玻片时通过这两个装置将载物台上面的显微镜移到不影响实验人员操作的地方，从而避免操作期间和显微镜的碰撞导致的样品脱落。同时旋转载物台，加热台的独立于彼此可拆卸，可组装的特性，给实验人员带来了极大的选择性，可以实现通过多个方面调整材料角度，并且在降温过程，旋转载物台，加热台的分离有效降低了加热的时间，并且节省了传统的转移台需要实验人员拿掉旋转载物台进行人工降温所另加的操作步骤。

附图说明

图1为本实用新型可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台的结构示意图。

图2为本实用新型可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台的侧视图。

图3为本实用新型可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台的俯视图。

图4-10为本实用新型堆垛二维层状材料过程原理展示图。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对实用新型作进一步的详细说明。实施本实用新型的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本实用新型没有特别限制内容。

如图1至图3所示，本实施例中的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台，包括：旋转控制台、中央载物台、可视化界面。

本实施例中，旋转控制台包括：控制台底座15、旋转支架和平衡臂5；旋转支架设置在控制台底座15上，平衡臂5与旋转支架连接。其中，旋转支架包括：第一旋转支架13和第二旋转支架16；平衡臂5的两端分别与第一旋转支架13和第二旋转支架16连接。控制台底座15上设置有内侧轨道11和外侧轨道17；内侧轨道11和外侧轨道17同心设置；旋转支架安置在内侧轨道11和外侧轨道17上。

本实施例中，中央载物台包括：载物台底座12、载物台支撑架1、显微镜机构和载物台机构；载物台支撑架1固定在载物台底座12上；显微镜机构和载物台机构固定在载物台支撑架1上。

本实施例中，显微镜机构包括：显微镜转轴24、显微镜伸缩杆25、显微镜3和图像控制器2；显微镜转轴24设置在载物台支撑架1上；显微镜伸缩杆25的两端分别与显微镜3和显微镜转轴24连接；图像控制器2和显微镜3连接。

本实施例中，载物台机构包括：载物台转轴26、加热台转轴27、旋转载物台7和加热台8；载物台转轴26和加热台转轴27设置在载物台支撑架1上；旋转载物台7和载物台转轴26连接；加热台8和加热台转轴27连接；旋转载物台7设置在加热台8的顶部；加热台8上设置有把柄9。

本实施例中，可视化界面与图像控制器2连接。其中，可视化界面包括：显示器21、显示器支撑架22和显示器底座23；显示器21通过显示器支撑架22固定在显示器底座23上，并和图像控制器2连接。

本实施例中，显微镜3可通过图像控制器2捕捉到旋转载物台7上的物品影像；平衡臂5上设置有载玻片固定夹4，载玻片固定夹4有螺丝可以将载玻片20固定住；平衡臂5为一块钢板制成能够实现中心部位载玻片固定夹的转动；旋转载物台7为铜块制成的，不管是将样品覆盖在目标样品材料上还是将样品材料分离开衬底，都需要很好地稳定性和精准性；平衡臂5的引入和旋转载物台7的下降模式有效增加了材料转移时操作的稳定性；加热台移动把柄9，在将目标材料转移走之后以及将目标材料堆垛之前需要将旋转载物台7的温度降低，本实用新型设计的旋转载物台7和加热台8可分离、可组装模式能够减少加热台8降温的时间，提高工作效率，并且增加了对加热台8的控制不仅能够在调整材料角度时候多了一项控制选项，旋转载物台7和加热台8可分离能够减少加热台8降温的时间，提高工作效率，而且在将载玻片20和材料的分离时采用的加热台8下降的方式，提高了操作的稳定性和精准性；内侧轨道11和外侧轨道17能够实现平衡臂支架的环绕转动。

本实施例中，旋转载物台7和载物台支撑架1由载物台转轴26连接，加热台8和载物台支撑架1由加热台转轴27连接。每个转轴载物台支撑架1都有螺丝进行固定，当需要旋转载物台7下降时，需同时松开两个转轴的螺丝，在载物台支撑架1上手动上下调节加热台转轴27，由于旋转载物台7是放在加热台8上部的平台，在旋转载物台7没有螺丝固定的时候会跟随加热台8一起下降上升。当只需要加热台8下降时，必须固定好载物台转轴26，松开加热台转轴27，在载物台支撑架1上手动上下调节加热台转轴27，调节加热台8上下移动。

本实施例中，实验期间需要更换载物台7上的样品时，由于显微镜3和旋转载物台7之间的间隔距离太小需要操作员进行很精细的操作，这极大地影响了实验的成功率，显微镜转轴24和显微镜伸缩杆25能够在操作员对旋转载物台7上进行操作时将显微镜3移动较大的距离，扩大操作员工作空间。在将待转移材料精准搭建在目标材料上时，之前的校准和调整样品的方式只能是两种：调整载玻片20、转动载物台，当需要对样品进行幅度较大的调整时，仅仅依赖于以上两种微调控方式会碰到以下问题：调整程度过大超过测杆量程、调整程度过大移动测杆时间久。本实用新型加入了样品的粗调机制，小范围调整使用载物台转轴26，大范围调整使用加热台转轴27，减少实验时间的同时为操作员也提供了极大的操作灵活性。

本实施例中，堆垛二维层状材料的过程原理为：将二维材料制作在一个衬底上，制作二维层状异质材料便是将一块衬底上的二维层状材料转移到另一块衬底上，并和第二块衬底上的二维层状材料形成异质接触。

主要实验步骤如下：

1、如图4，准备好待转移材料a，将其安放在载物台b上。

2、如图5，用载玻片c和聚合物d准备转移校准，将载物台b上升。

3、如图6，使用载玻片c和聚合物d黏住待转移材料1，当待转移材料和载玻片c上的聚合物d充分接触后，加热台进行加热。

4、如图7，温度达到一定后将载物台下降，此时待转移材料会黏附在聚合物d上，使用载玻片c和聚合物d转移走待转移材料a。

5、如图8，使用载玻片c和聚合物d以及待转移材料a准备堆垛校准，将另一块带有目标材料e的衬底安放在载物台b上，和上一步的样品通过显微镜进行校准后上升载物台b。

6、如图9，当材料a和材料e接触后，加热台加热，使用载玻片c和聚合物d以及待转移材料a和目标材料e堆垛。

7、如图10，去掉载玻片c和聚合物d后得到材料a和材料e形成的异质材料。

本实用新型的保护内容不局限于以上实施例。在不背离实用新型构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本实用新型中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (6)

1.一种可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台，其特征在于，包括：旋转控制台、中央载物台、可视化界面；其中，

所述旋转控制台包括：控制台底座(15)、旋转支架和平衡臂(5)；所述旋转支架设置在所述控制台底座(15)上，所述平衡臂(5)与所述旋转支架连接；

所述中央载物台包括：载物台底座(12)、载物台支撑架(1)、显微镜机构和载物台机构；所述载物台支撑架(1)固定在所述载物台底座(12)上；所述显微镜机构和所述载物台机构固定在所述载物台支撑架(1)上；

所述显微镜机构包括：显微镜转轴(24)、显微镜伸缩杆(25)、显微镜(3)和图像控制器(2)；所述显微镜转轴(24)设置在所述载物台支撑架(1)上；所述显微镜伸缩杆(25)的两端分别与所述显微镜(3)和所述显微镜转轴(24)连接；所述图像控制器(2)和所述显微镜(3)连接；

所述载物台机构包括：载物台转轴(26)、加热台转轴(27)、旋转载物台(7)和加热台(8)；所述载物台转轴(26)和加热台转轴(27)设置在所述载物台支撑架(1)上；所述旋转载物台(7)和所述载物台转轴(26)连接；所述加热台(8)和加热台转轴(27)连接；所述旋转载物台(7)设置在所述加热台(8)的顶部；

所述可视化界面与所述图像控制器(2)连接。

2.如权利要求1所述的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台，其特征在于，所述旋转支架包括：第一旋转支架(13)和第二旋转支架(16)；所述平衡臂(5)的两端分别与所述第一旋转支架(13)和所述第二旋转支架(16)连接。

3.如权利要求1所述的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台，其特征在于，所述控制台底座(15)上设置有内侧轨道(11)和外侧轨道(17)；所述内侧轨道(11)和所述外侧轨道(17)同心设置；所述旋转支架安置在所述内侧轨道(11)和所述外侧轨道(17)上。

4.如权利要求1所述的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台，其特征在于，所述加热台(8)上设置有把柄(9)。

5.如权利要求1所述的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台，其特征在于，所述可视化界面包括：显示器(21)、显示器支撑架(22)和显示器底座(23)；所述显示器(21)通过所述显示器支撑架(22)固定在所述显示器底座(23)上，并和所述图像控制器(2)连接。

6.如权利要求1所述的可堆垛二维层状异质材料的便携式操作台，其特征在于，所述平衡臂(5)上设置有载玻片固定夹(4)。