CN207938577U - 一种在真空环境下转移大面积二维材料的转移平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于二维半导体材料领域，具体为一种在真空环境下转移大面积二维材料的转移平台，包括加热台、真空密封箱、Z轴方向真空贯通装置、真空泵、底架、顶架、抽真空阀门、放气阀门和真空计；真空密封箱放置在加热台上，包括真空密封箱顶盖；Z轴方向真空贯通装置的内部包括转轴；Z轴方向真空贯通装置竖直贯穿真空密封箱顶盖；顶架固定在转轴的下端；底架固定在真空密封箱底部的凹槽中，由金属材料制成；抽真空阀门、放气阀门和真空计分别安装在真空密封箱上；抽真空阀门通过接真空泵的管路与真空泵相连。该平台具有转移后材料界面干净、可转移大面积二维材料、不引入杂质、对材料无伤害的特点，有很好的推广和实用价值。

Description

一种在真空环境下转移大面积二维材料的转移平台

技术领域

本实用新型属于二维半导体材料领域，具体涉及一种在真空环境下转移大面积二维材料的转移平台。

背景技术

自从石墨烯问世以来，二维材料引起了科学家的极大兴趣。二维材料层间由范德华力连接，表面不存在悬挂键，因此其不仅具有高的载流子迁移率，还可以获得无晶格失配的垂直异质结结构。为了制备特定结构的二维半导体材料晶体管，经常需要把二维半导体材料转移到目标衬底上，如将材料转移到底栅电极、为获得异质结构或者多层材料结构把一层二维材料转移到另一层二维材料等。在干法转移和湿法转移两种转移技术中，干法转移对材料的伤害较小。而现有的干法转移技术多只能转移小面积的手撕二维材料，并且是在空气中转移，转移材料的界面会吸附氧气、水分子等杂质。大面积的CVD二维材料的转移大多数还是只能采用湿法转移，刻蚀液和去离子水会引入杂质，给材料带来伤害，造成器件性能下降。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种在真空环境下转移大面积二维材料的转移平台。

本实用新型提出的在真空环境下转移大面积二维材料的转移平台，包括加热台、真空密封箱、Z轴方向真空贯通装置、真空泵、底架、顶架、抽真空阀门、放气阀门和真空计；

所述真空密封箱放置在加热台上，所述真空密封箱包括真空密封箱顶盖，所述顶盖可打开；所述真空密封箱底部的中心设有凹槽；

所述Z轴方向真空贯通装置的内部包括转动Z轴方向真空贯通装置的转轴，所述转轴竖直贯穿Z轴方向真空贯通装置，并延伸出Z轴方向真空贯通装置的上下两端；所述Z轴方向真空贯通装置竖直贯穿真空密封箱顶盖；

所述顶架固定在转轴的下端，正对真空密封箱底部的凹槽；所述顶架由表面平整的金属材料制成，顶架下表面有定位用的十字标记；所述底架固定在真空密封箱底部的凹槽中；所述底架由导热性良好的金属材料制成，表面平整，底架上表面有定位用的十字标记；这样加热台的热量能更快地通过底架传导到衬底。

所述抽真空阀门、放气阀门和真空计分别安装在真空密封箱上；所述抽真空阀门通过接真空泵的管路与真空泵相连。

本实用新型的工作流程为：当需要放样品时，打开真空密封箱的顶盖，将目标衬底放于顶架十字标记的中心，将支撑层材料贴放在顶架下表面，再将携带有二维材料的聚合物材料贴放在支撑层材料上，盖紧顶盖，使用真空泵通过抽气阀门抽真空，观察真空计示数，达到目标示数后，转动真空贯通装置的转轴使顶架下移至材料与衬底贴合。当转移完成后，打开放气阀门使真空密封箱回到大气压状态，取出样品。

本实用新型中，所述Z轴方向真空贯通装置能在竖直方向直线移动，并且不会影响真空密封箱的真空度。

本实用新型中，所述Z轴方向真空贯通装置具体为不锈钢粗螺纹结构。

本实用新型中，所述真空密封箱的底部进一步采用金属材料，便于导热。

本实用新型中，所述真空密封箱的侧壁进一步采用耐高温的透明材料，便于观察真空密封箱里的转移情况。

本实用新型中，所述顶盖四周还设有密封橡胶圈。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

（1）可以转移晶圆尺度的大面积CVD二维材料；

（2）在真空条件下实现材料的转移，可获得干净的材料界面；

（3）是一种干法转移技术，转移过程不需浸润去离子水，不伤害二维材料；

（4）可多次转移，得到所需层数的二维材料。

附图说明

图1是转移平台的整体结构图。

图2是Z轴方向真空贯通装置的平面示意图。

图3是真空密封箱中底架的俯视图。

图4是衬底放置于底架定位十字标记的示意图。

图5是材料放置于顶架定位十字标记的示意图。

图中标号：1为真空密封箱；2为Z轴真空贯通装置；3为真空密封箱顶盖；4为加热台；5为底架；6为顶架；7为抽真空阀门；8为放气阀门；9为真空计；10为接真空泵的管路；11为目标衬底；12为支撑层材料；13为聚合物材料；14为二维材料；15为转动Z轴方向真空贯通装置的转轴。

具体实施方式

下面给出具体实施例，并结合附图对本实用新型作进一步描述。

一种在真空环境下转移大面积二维材料的转移平台，采用了30×40cm的热板作为加热台4，将真空密封箱1安装在加热台上。真空密封箱1四周采用耐高温的透明有机玻璃；底部采用20×15×15cm的不锈钢材料，方便导热。底架5与顶架6采用5×5cm的不锈钢材料。目标衬底11放置在底架5上，底架5安装在真空密封箱1底部对应的凹槽里，这样加热单元的热量能更快地通过底架5传导到衬底。顶架6安装在Z轴真空贯通装置2的末端。Z轴真空贯通装置2为不锈钢粗螺纹结构，行程为10cm，可通过转动螺纹控制贯通装置上下移动。Z轴真空贯通装置可以在竖直方向上下移动，从而带着顶架上下移动。Z轴真空贯通装置2与真空密封箱顶盖3是固定在一起的。当需要放样品时，打开顶盖，将目标衬底放于底架5十字标记的中心，将支撑层材料12贴放在顶架6下表面，再将携带有二维材料14的聚合物材料13贴放在支撑层材料上，盖紧顶盖后，使用真空泵通过抽气阀门7抽真空，观察真空计9示数，达到目标示数后，转动真空贯通装置的转轴15使底架下移至材料与衬底贴合。当转移完成后，打开放气阀门8使真空密封箱1回到大气压状态，取出样品。

Claims (4)

1.一种在真空环境下转移大面积二维材料的转移平台，其特征在于，所述转移平台包括加热台、真空密封箱、Z轴方向真空贯通装置、真空泵、底架、顶架、抽真空阀门、放气阀门和真空计；

所述真空密封箱放置在加热台上，所述真空密封箱包括金属材料的底部、耐高温透明材料的侧壁，以及密封顶盖，所述顶盖可打开；所述真空密封箱底部的中心设有凹槽；

所述Z轴方向真空贯通装置的内部包括转动Z轴方向真空贯通装置的转轴，所述转轴竖直贯穿Z轴方向真空贯通装置，并延伸出Z轴方向真空贯通装置的上下两端；所述Z轴方向真空贯通装置竖直贯穿真空密封箱顶盖；

所述顶架固定在转轴的下端，正对真空密封箱底部的凹槽；所述顶架由表面平整的金属材料制成，顶架下表面有定位用的十字标记；所述底架固定在真空密封箱底部的凹槽中；所述底架由导热性良好的金属材料制成，表面平整，底架上表面有定位用的十字标记；

所述抽真空阀门、放气阀门和真空计分别安装在真空密封箱上；所述抽真空阀门通过接真空泵的管路与真空泵相连。

2.根据权利要求1所述的在真空环境下转移大面积二维材料的转移平台，其特征在于，所述Z轴方向真空贯通装置能在竖直方向直线移动，并且不会影响真空密封箱的真空度。

3.根据权利要求2所述的在真空环境下转移大面积二维材料的转移平台，其特征在于，所述Z轴方向真空贯通装置为不锈钢粗螺纹结构。

4.根据权利要求1所述的在真空环境下转移大面积二维材料的转移平台，其特征在于，所述顶盖四周有密封橡胶圈。