CN214529237U - 一种耐高温样品托 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种耐高温样品托，涉及化学气相沉积技术领域。耐高温样品托包括至少一个托板，每个托板具有相对的内曲面和外曲面，外曲面具有用于生长样品的凹槽，内曲面的曲率为0.005～0.01，外曲面的曲率为0.004～0.008。本申请的耐高温样品托在高温条件下(800～1300℃)的变形很小或几乎没有变形，能够避免因为托板弯曲、变形、间隙变小和粘接出现的化学气相沉积气流分布不均匀的情况。同时，本申请的耐高温样品托使用寿命较长，将此耐高温样品托应用到化学气相沉积方法中，生长的二维材料表面形态好、厚度均匀、良率高、生产成本低。
Description
技术领域
本申请涉及化学气相沉积技术领域，具体而言，涉及一种耐高温样品托。
背景技术
随着高温生长二维材料的技术发展，样品托作为一种金属衬底在化学气相沉积(CVD)中必不可少的支撑治具，其制作的材料有多种多样，主要有：石英样品托、刚玉样品托、石墨样品托、氧化铬样品托、氮化硼等高温陶瓷样品托。
样品托主要设计为平面形状，其容易随着化学气相沉积高温过程而变形，出现不同程度的弯曲或下垂塌陷，严重影响所支撑的金属衬底样品的表面质量或引起样品粘结、起皱问题。特别在叠放多层样品托的时候，容易高温向下弯曲、向下变形，导致上、下层样品托相互吸附或粘结，严重影响化学气相沉积反应所需的气流进入或在金属衬底上的均匀分布，从而导致衬底报废、生长的二维材料质量极差。
实用新型内容
本申请实施例的目的在于提供一种耐高温样品托，其能够改善样品托的在高温下容易变形的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供一种耐高温样品托，其包括至少一个托板，每个托板具有相对的内曲面和外曲面，外曲面具有用于生长样品的凹槽，内曲面的曲率为0.005～0.01，外曲面的曲率为0.004～0.008。
在上述实现过程中，本申请的托板的内曲面曲率为0.005～0.01、外曲面曲率为0.004～0.008，此弯曲的托板的弯曲应力可提高高温下玻璃抗变形和起皱的能力，使得托板在高温条件下(800～1300℃)的变形很小或几乎没有变形，从而避免因为托板变形、间隙变小出现的化学气相沉积气流分布不均匀的情况。
在一种可能的实施方案中，托板的材质为石英、刚玉、石墨、氧化铬或氮化硼。
在一种可能的实施方案中，凹槽的深度为30～50μm。
在上述实现过程中，样品在凹槽中生长，且在使用过程中，本申请的托板的外曲面朝上，内曲面朝下。
在一种可能的实施方案中，凹槽的槽底面积为18～5200cm2。
在一种可能的实施方案中，耐高温样品托包括至少两个托板，至少两个托板以内曲面相对于外曲面间隔布置。
在上述实现过程中，本申请的耐高温样品托包括至少两个托板，至少两个托板间隔布置，以使至少一个托板的内曲面与相邻的另一个托板的外曲面之间存在间隙。耐高温托板能够在节约空间的基础上，可以生长出更多的样品。并且，样品可以在不同的托板上进行化学气相沉积，使其相互不干扰，化学气相沉积条件相同，能够用于对比。
在一种可能的实施方案中，任意相邻两个托板之间的间距为3～20mm。
在上述实现过程中，托板之间的间隙用于允许化学气相沉积气流通过，而任意两个托板之间的间距为3～20mm，使得处于下层的托板依然能够有足够的化学气相沉积气流通过，且能够节约空间，并能保持结构稳定。
在一种可能的实施方案中，每个托板具有至少一个连接孔，耐高温样品托包括至少一个连接柱，连接柱的一端插入到一个托板的连接孔中，连接柱的另一端插入到相邻托板的连接孔中。
在上述实现过程中，托板和连接柱可拆卸连接，可以自行搭件需要的层数，以满足生产和实验需求。且托板能够通过连接柱实现稳定连接，以形成稳定的结构。
在一种可能的实施方案中，连接柱的长度为3mm、5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、18mm或20mm。
在上述实现过程中，本申请在根据生产和实验需求搭件耐高温样品托时，可以根据样品的属性，以及需求的化学气相沉积气流选择合适长度的连接柱连接相邻的两个托板。并且，不同层之间可以选择长度不同的连接柱，使得不同层之间的间距不同。
在一种可能的实施方案中，每个托板具有4～12个连接孔。
在上述实现过程中，每个托板通过多个连接柱与相邻的托板连接使耐高温样品托的结构更加稳定。
在一种可能的实施方案中，每个托板具有至少一个连接柱，连接柱的另一侧具有连接槽，一个托板的连接柱部分插入到相邻的托板的连接槽。
在上述实现过程中，连接柱与托板为一体结构，托板的连接柱直接插入到相邻托板的连接槽中实现连接。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为现有的化学气相沉积用托板的结构示意图；
图2为现有的化学气相沉积用样品托的正视图；
图3为本申请实施例的托板的结构示意图；
图4为本申请实施例的托板的俯视图；
图5为本申请实施例的耐高温样品托的结构示意图；
图6为本申请实施例的第一种耐高温样品托的正视图；
图7为本申请实施例的第一种耐高温样品托的爆炸图；
图8为本申请实施例的第二种耐高温样品托的正视图；
图9为本申请实施例的第二种耐高温样品托的爆炸图。
图标：10-耐高温样品托；100-托板；101-内曲面；102-外曲面；103-凹槽；104-连接孔；200-连接柱。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
化学气相沉积是一种化工技术，该技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。化学气相淀积是近几十年发展起来的制备无机材料的新技术。化学气相淀积法已经广泛用于提纯物质、研制新晶体、淀积各种单晶、多晶或玻璃态无机薄膜材料。这些材料可以是氧化物、硫化物、氮化物、碳化物，也可以是III-V、II-IV、IV-VI族中的二元或多元的元素间化合物，而且它们的物理功能可以通过气相掺杂的淀积过程精确控制。化学气相淀积已成为无机合成化学的一个新领域。
请参阅图1和图2，现有的化学气相沉积中采用样品托的托板为平板型，其整体呈现为长方体结构，且其生长样品的凹槽面为平面。
此类托板容易在化学气相沉积高温过程中变形，从而出现不同程度的弯曲或下垂塌陷，严重影响所支撑的金属衬底样品的表面质量或引起样品粘结、起皱问题。特别是当样品托为多层结构时，上一层的托板由于高温变形向下弯曲，从而导致上、下层样品托相互吸附或粘结，严重影响化学气相沉积反应所需的气流进入或在金属衬底上的均匀分布，从而导致衬底报废、生长的二维材料质量极差。
请参阅图3和4，本申请实施例提供一种耐高温样品托10，其包括至少一个托板100，每个托板100具有相对的内曲面101和外曲面102，外曲面102具有用于生长样品的凹槽103，内曲面101的曲率为0.005～0.01，外曲面102的曲率为0.004～0.008。
本申请的托板100的内曲面101曲率为0.005～0.01、外曲面102曲率为0.004～0.008，此弯曲的托板100的弯曲应力可提高高温下玻璃抗变形和起皱的能力，使得托板100在高温条件下(800～1300℃)的变形很小或几乎没有变形，从而避免因为托板100变形、间隙变小出现的化学气相沉积气流分布不均匀的情况。
需要说明的是，本申请实施例中内曲面101为托板100向内弯曲的面，外曲面102为托板100向外弯曲的面。在使用过程中，托板100的外曲面102朝上，内曲面101朝下。
在如图3和4所示的实施例中，托板100的内曲面101曲率为0.0057，托板100的外曲面102曲率为0.0056。在本申请的其他一些实施方式中，托板100的内曲面101曲率可以为0.005、0.006、0.007、0.008、0.009或0.01，托板100的外曲面102曲率可以为0.004、0.005、0.006、0.007或0.008。
需要说明的是，一般情况下，为了托板100的稳定性，托板100的外曲面102曲率小于内曲面101曲率。
托板100的厚度为0.5～50mm。
在如图3和4所示的实施例中，托板100的厚度为10mm。在本申请的其他一些实施方式中，托板100的厚度可以为0.5mm、1mm、2mm、5mm、8mm、13mm、15mm、17mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm。
本申请并不限定托板100的形状，其可以为弯曲的长方形板、正方形板、圆形板、椭圆形板、三角形板、菱形板、多边形板(n≥5)或其他不规则形状板。
一般情况下，圆形板、长方形板和正方形板的模具比较常见，圆形板、长方形板和正方形板的托板100比较常见。
在如图3和4所示的实施例中，本申请的托板100为弯曲的长方形板。在本申请的其他一些实施方式中，托板100还可以为弯曲的正方形板、圆形板、椭圆形板、三角形板、菱形板、多边形板(n≥5)或其他不规则形状板。
托板100的面积为40～5500cm2。
当托板100的形状为长方形时，其长度为8～110cm，宽度为5～50cm。
在如图3和4所示的实施例中，托板100的长度为50cm，宽度为20cm。在本申请的其他一些实施方式中，托板100的长度可以为8cm、10cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、55cm、60cm、65cm、70cm、75cm、80cm、85cm、90cm、95cm、100cm、105cm或110cm，宽度可以为5cm、10cm、15cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm或50cm。
当托板100的形状为其他形状时，其半径、边长等参数根据需求选择。
托板100的外曲面102用于生长样品的凹槽103的厚度为30～50μm。
在如图3和4所示的实施例中，本申请的托板100的凹槽103的厚度为30μm。在本申请的其他一些实施方式中，本申请的托板100的凹槽103的厚度为32μm、35μm、38μm、40μm、43μm、45μm、47μm或50μm。
本申请并不限定凹槽103的形状，其可以为长方形、正方形、圆形、椭圆形、三角形、菱形、多边形(n≥5)或其他不规则形状。
在如图3和4所示的实施例中，凹槽103的形状为长方形。在本申请的其他一些实施方式中，凹槽103的形状可以为正方形、圆形、椭圆形、三角形、菱形、多边形(n≥5)或其他不规则形状。
凹槽103的槽底面积为18～5200cm2。
当凹槽103的槽底形状为长方形时，其长度为6～108cm，宽度为3～48cm。
在如图3和4所示的实施例中，凹槽103的槽底长度为48cm，槽底宽度为18cm。在本申请的其他一些实施方式中，凹槽103的槽底长度可以为6cm、8cm、13cm、18cm、23cm、28cm、33cm、38cm、43cm、53cm、58cm、63cm、68cm、73cm、78cm、83cm、88cm、93cm、98cm、103cm或108cm，槽底宽度可以为3cm、8cm、13cm、23cm、28cm、33cm、38cm、43cm或48cm。
当凹槽103的槽底形状为其他形状时，凹槽103的槽底形状和大小根据托板100的形状和大小决定。
托板100的材质为石英、刚玉、石墨、氧化铬或氮化硼。
在如图3和4所示的实施例中，托板100的材质为石英。在本申请的其他一些实施方式中，托板100的材质可以为刚玉、石墨、氧化铬或氮化硼。
请继续参阅图5和6，耐高温样品托10包括至少两个托板100，至少两个托板100以内曲面101相对于外曲面102间隔布置。
间隔叠放的多个托板100相较于将平铺的多个托板100可以节省更多的空间，即在相同面积的化学气相沉积箱中生长出面积更大的样品。
并且，样品可以在不同的托板100上进行化学气相沉积，使其相互不干扰，化学气相沉积条件相同，能够将不同层的托板100沉积的样品用于对比。
在如图5和6所示的实施例中，耐高温样品托10包括五层托板100。在本申请的其他一些实施方式中，耐高温样品托10可以包括两层、三层、四层、六层、七层或更多层。
任意相邻两个托板100之间的间距为3～20mm。
托板100之间的间隙用于允许化学气相沉积气流通过，3～20mm的间距使得处于下层的托板100依然能够有足够的化学气相沉积气流通过，且能够节约空间，并能保持结构稳定。
在如图5和6所示的实施例中，任意相邻两个托板100之间的间距为10mm。在本申请其他一些实施方式中，任意相邻两个托板100之间的间距可以为3mm、5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、18mm或20mm。
需要说明的是，当耐高温样品托10具有三层及以上的托板100时，不同层的相邻的两个托板100之间的间距可以相同或不同。
例如，耐高温样品托10的第一层和第二层之间的间距、第二层和第三层之间的间距均为10mm，或耐高温样品托10的第一层和第二层之间的间距为5mm，第二层和第三层之间的间距为15mm。
请参阅图7，每个托板100具有至少一个连接孔104，耐高温样品托10包括至少一个连接柱200，连接柱200的一端插入到一个托板100的连接孔104中，连接柱200的另一端插入到相邻托板100的连接孔104中。
托板100和连接柱200可拆卸连接，可以自行搭件需要的层数，以满足生产和实验需求。且托板100能够通过连接柱200实现稳定连接，以形成稳定的结构。
为了防止中间层托板100一侧的连接柱200整体穿过其连接孔104后，另一侧的连接柱200无对应的连接孔104可以定位。连接柱200的两端设计为凸台结构，连接柱200两端的凸台能够插入到连接孔104中，连接柱200中部不能插入到连接孔104中，但是连接柱200两端的凸台结构的长度不会超过连接孔104的深度。
一般情况下，连接柱200的两端的凸台结构的长度为连接孔104的深度的二分之一到三分之一，使得中间层托板100两侧的连接柱200刚好能够在连接孔104中部抵持。
每个托板100具有4～12个连接孔104。
每个托板100通过多个连接柱200与相邻的托板100连接使耐高温样品托10的结构更加稳定。
在如图5～7所示的实施例中，每个托板100具有4个连接孔104，且4个连接孔104分别设置于弯曲的长方形板的四个角。在本申请的其他一些实施方式中，如果托板100为弯曲的长方形板，每个托板100还可以有8个或12个连接孔104，分别设置于长方形板的长边和短边，如果托板100为其他形状，可以根据选择设置连接孔104，但是多个连接孔104的位置最好是对应的，即多个连接孔104呈现轴对称分布或中心对称分布。
此外，连接柱200的长度可以为3mm、5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、18mm或20mm。
由于托板100和连接柱200是可拆卸连接的，生产和实验需求搭件耐高温样品托10时，可以根据样品的属性，以及需求的化学气相沉积气流选择合适长度的连接柱200连接相邻的两个托板100。并且，不同层之间可以选择长度不同的连接柱200，使得不同层之间的间距不同。
例如，请参阅图8，从上往下，耐高温样品托10的第一层和第二层之间的间距、第二层和第三层之间的间距、第四层和第五层之间的间距均为10mm，第三层和第四层之间的间距为20mm。
请参阅图9，在本申请的另一种实施例中，每个托板100具有至少一个连接柱200，连接柱200的另一侧具有连接槽(图未示)，一个托板100的连接柱200部分插入到相邻的托板100的连接槽(图未示)。
在此实施例中，连接柱200与托板100为一体结构，托板100的连接柱200直接插入到相邻托板100的连接槽中实现连接。
试验例1
取本申请实施例的弯曲的长方形板的托板100形成的耐高温样品托10和现有的平板样品托，将铜箔基底放置于两个样品托中，然后将两个样品托放入化学气象沉积设备中，进行加热，加热到1020℃，通入碳源，生长需要的时间后，冷却到室温，取出样品托。
取出本申请实施例的耐高温样品托10，得到表面形态平整，石墨烯在铜箔基底上极为生长均匀的样品。
取出现有的平板样品托，发现下层样品与它上一层样品托粘连在了一起，导致样品报废，中层没有粘连在一起的样品因为样品托弯曲的问题，表面形态也不是很好，进行表征后发现，石墨烯生长的极为不均匀。
综上所述，本申请实施例提供的耐高温样品托10在高温条件下(800～1300℃)的变形很小或几乎没有变形，能够避免因为托板100弯曲、变形、间隙变小和粘接出现的化学气相沉积气流分布不均匀的情况。同时，本申请的耐高温样品托10使用寿命较长，将此耐高温样品托10应用到化学气相沉积方法中，生长的二维材料表面形态好、厚度均匀、良率高、生产成本低。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐高温样品托，其特征在于，所述耐高温样品托包括至少一个托板，每个所述托板具有相对的内曲面和外曲面，所述外曲面具有用于生长样品的凹槽，所述内曲面的曲率为0.005～0.01，所述外曲面的曲率为0.004～0.008。
2.根据权利要求1所述的耐高温样品托，其特征在于，所述托板的材质为石英、刚玉、石墨、氧化铬或氮化硼。
3.根据权利要求1所述的耐高温样品托，其特征在于，所述凹槽的深度为30～50μm。
4.根据权利要求1所述的耐高温样品托，其特征在于，所述凹槽的槽底面积为18～5200cm2。
5.根据权利要求1～4任一项所述的耐高温样品托，其特征在于，所述耐高温样品托包括至少两个所述托板，至少两个所述托板以所述内曲面相对于所述外曲面间隔布置。
6.根据权利要求5所述的耐高温样品托，其特征在于，任意相邻两个所述托板之间的间距为3～20mm。
7.根据权利要求5所述的耐高温样品托，其特征在于，每个所述托板具有至少一个连接孔，所述耐高温样品托包括至少一个连接柱，所述连接柱的一端插入到一个所述托板的所述连接孔中，所述连接柱的另一端插入到相邻所述托板的连接孔中。
8.根据权利要求7所述的耐高温样品托，其特征在于，所述连接柱的长度为3mm、5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、18mm或20mm。
9.根据权利要求7所述的耐高温样品托，其特征在于，每个所述托板具有4～12个所述连接孔。
10.根据权利要求5所述的耐高温样品托，其特征在于，每个所述托板具有至少一个连接柱，所述连接柱的另一侧具有连接槽，一个所述托板的所述连接柱部分插入到相邻的所述托板的所述连接槽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120635022.0U CN214529237U (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 一种耐高温样品托 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120635022.0U CN214529237U (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 一种耐高温样品托 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN214529237U true CN214529237U (zh) | 2021-10-29 |
Family
ID=78266501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202120635022.0U Active CN214529237U (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 一种耐高温样品托 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN214529237U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113061875A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-02 | 松山湖材料实验室 | 一种耐高温样品托 |
| CN115044880A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-09-13 | 松山湖材料实验室 | 一种镀膜治具及镀膜方法 |
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2021
- 2021-03-29 CN CN202120635022.0U patent/CN214529237U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113061875A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-02 | 松山湖材料实验室 | 一种耐高温样品托 |
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