CN214950595U - 一种二维晶体的反应炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种二维晶体的反应炉，包括炉体、加热板A、加热板B及样品架，炉体内设置有炉腔，加热板A设置于炉腔顶部，加热板B设置于炉腔底部，且加热板A与加热板B之间能够形成一相对加热的温度层区；样品架设置于炉腔内，样品架处于加热板A与加热板B之间，且样品架上能够置有待处理样品，使得待处理样品能够置于该温度层区处。本实用新型在炉腔上下位置设置加热板A及加热板B，能够形成一相对加热的温度层区，温度层区的温度在纵向随着远离加热板逐渐变化，可以形成温度层，调整加热板的温度可以得到待处理样品的适宜反应温度。该反应炉只设置了一温度层区，相对于多个温区，缩减长度，利于减小体积降低成本。

Description

一种二维晶体的反应炉

技术领域

本实用新型涉及反应设备技术领域，特别是一种二维晶体的反应炉。

背景技术

二维原子晶体材料具有独特的电子能带结构和优异的物理化学性质，是近年来备受瞩目的一类明星材料。

目前，较为常见的二维晶体生长设备通常是多温区的箱式反应炉，如卧式管式炉，其在长度方向上分别设置各温区，而各温区分别具有一定长度，因此总体上组成的多温区生长装置长度一般都比较长，较笨重，成本高。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是，针对上述问题，提供了一种二维晶体的反应炉，只设置了一温度层区，相对于多个温区，缩减长度，可用于制备氧化石墨烯、钙钛矿材料、MoTe₂等二维晶体。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种二维晶体的反应炉，包括炉体、加热板A、加热板B及样品架，炉体内设置有炉腔，加热板A设置于炉腔顶部，加热板B设置于炉腔底部，且加热板A与加热板B之间能够形成一相对加热的温度层区；样品架设置于炉腔内，样品架处于加热板A与加热板B之间，且样品架上能够置有待处理样品，使得待处理样品能够置于该温度层区处。

如上述，在炉腔上下位置设置加热板A及加热板B，能够形成一相对加热的温度层区，温度层区的温度在纵向随着远离加热板逐渐变化，可以形成有一定温差梯度的温度层，调整加热板的温度可以得到待处理样品的适宜反应温度。

作为一选项，样品架包括架体及调节组件，架体通过调节组件安装于炉体内壁上，且架体在调节组件作用下能够上下调节高度。如此，可以实现样品架高度调节，以便在开工前或运行过程中进行高度调节，以便得到适宜反应温度的高度，与高度对应的温度值可以根据往期温度或即时检测确定。

作为一选项，调节组件为电驱动调节组件，电驱动调节组件配置有控制器及温度传感器，温度传感器设置于架体上，控制器置于炉体外，控制器分别与电驱动调节组件及温度传感器连接，使得控制器能够根据温度信息调节电驱动调节组件的移动距离，以上下调节架体的高度；其中，温度传感器的检测点位置与待处理样品所处位置的高度相同，且该电驱动调节组件为能够在高温及反应气体环境下工作的耐高温设备。作为一选项，电驱动调节组件为电动伸缩杆件，架体设置于电动伸缩杆的伸缩端端部，电动伸缩杆件的固定端设置于炉体底壁上。如此，可以实现电动调节，以便在开工前或应用运行过程中进行高度调节；温度检测点与样品高度相同，可以确保样品处在适宜反应温度范围。

作为一选项，该反应炉还包括供气机构及抽气机构，供气机构及抽气机构分别通过通气管连接至炉体的两端，以分别对炉腔进行供气及抽气。如此，在应用运行过程中实现抽真空及输入输出反应气体。

作为一选项，加热板A的上加热面与加热板B的下加热面呈相互平行的平面状，其间能够形成一自上而下温度递减或递增的温度层区，上加热面与下加热面相互平行，在不同加热温度下，其间形成逐渐变化的温度层。其中，样品架上待处理样品所处位置处在同一平面，且该平面与加热板A的上加热面平行，从而确保待处理样品所处平面处在相同的温度层上。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的一种二维晶体的反应炉，在炉腔上下位置设置加热板A及加热板B，能够形成一相对加热的温度层区，温度层区的温度在纵向随着远离加热板逐渐变化，可以形成温度层，调整加热板的温度可以得到待处理样品的适宜反应温度。该反应炉只设置了一温度层区，相对于多个温区，缩减长度，利于减小体积降低成本。

附图说明

图1是本实用新型的实例1的侧视示意图。

图2是本实用新型的实例1的主视示意图。

图3是本实用新型的实例2的侧视示意图。

图4是本实用新型的实例2的主视示意图。

附图中，1、炉体，2、炉门盖，3、加热板A，4、加热板B，5、架体，6、电动伸缩杆件，7、供气机构，8、抽气机构，10、样品槽，11、承载台，12、待处理样品。

具体实施方式

实施例

参见图1-图4，本实施例的一种二维晶体的反应炉，包括炉体1、加热板A 3、加热板B 4及样品架，炉体1内设置有炉腔，加热板A 3设置于炉腔顶部，加热板B 4设置于炉腔底部，且加热板A 3与加热板B 4之间能够形成一温度递进变化的温度层区；样品架设置于炉腔内，样品架处于加热板A 3与加热板B 4之间，且样品架上能够置有待处理样品，使得待处理样品能够置于该温度层区处。

其中，炉体配置有炉门及炉门盖2，以放入及取出样品；炉体壁面设置保温层，使得炉腔能够形成一保温的密闭腔体；其材质及制造等可采用既有技术完成。待处理样品为氧化石墨烯、钙钛矿材料、MoTe₂等二维晶体。

样品架为板状或在其设置镂空的板材结构，可采用与炉体内壁相同材质制备。其放置样品方案如下：参见图1-图2，实例1是在样品架上设置样品槽10，然后直接将样品放置在样品槽完成放置操作；参见图3-图4，实例2配置了承载台11，待处理样品12通过承载台置于样品架上，如此可在承载台上安装完毕后再整体放入炉体内，可整片的高效率放入样品；其中样品槽、承载台及其安装结构等均为既有技术，在此不再赘述。

如上述，在炉腔上下位置设置加热板A及加热板B，能够形成一相对加热的温度层区，温度层区的温度在纵向随着远离加热板逐渐变化，可以形成有一定温差梯度的温度层，调整加热板的温度可以得到待处理样品的适宜反应温度。该反应炉只设置了一温度层区，相对于多个温区，缩减长度，利于减小体积降低成本。

参见图1-图4，作为一选项，在一实例中，加热板A的上加热面与加热板B的下加热面呈相互平行的平面状，其间能够形成一自上而下温度递减或递增的温度层区，上加热面与下加热面相互平行，在不同加热温度下，其间形成递减或递增变化的温度层。其中，样品架上待处理样品所处位置处在同一平面，且该平面与加热板A的上加热面平行，从而确保待处理样品所处平面处在相同的温度层上。如，应用于氧化石墨烯生长的化学气相沉积系统反应炉，配置有3个温区，反应温度为150-180℃；本实用新型应用于氧化石墨烯中，加热板A设在180℃左右，而加热板B设置在150℃左右，形成一自上而下温度递减的温度梯度。

参见图1-图4，作为一选项，基于前述实例，在一实例中，样品架包括架体5及调节组件，架体通过调节组件安装于炉体内壁上，且架体在调节组件作用下能够上下调节高度。如此，可以实现样品架高度调节，以便在开工前或运行过程中进行高度调节，以便得到适宜反应温度的高度，与高度对应的温度值可以根据往期温度或即时检测确定。通过精确调控样品所在位置，即可达到随时精确调控不同温度的目的。

作为一选项，调节组件为电驱动调节组件，电驱动调节组件配置有控制器及温度传感器，温度传感器设置于架体上，控制器置于炉体外，控制器分别与电驱动调节组件及温度传感器连接，使得控制器能够根据温度信息调节电驱动调节组件的移动距离，以上下调节架体的高度；其中，温度传感器的检测点位置与待处理样品所处位置的高度相同，且该电驱动调节组件为能够在高温及反应气体环境下工作的耐高温设备。其中，调节组件可为手动式、电动式，电动式包括步进电机、伸缩杆等既有技术，步进电机可配置轨道完成上下移动调节；当然还可以采用螺杆等手动式；控制器、温度传感器等器件及其连接及控制均为既有技术，在此不再赘述。作为一选项，电驱动调节组件为电动伸缩杆件6，架体5设置于电动伸缩杆6的伸缩端端部，电动伸缩杆件6的固定端设置于炉体底壁上。如此，可以实现电动调节，以便在开工前或应用运行过程中进行高度调节；温度检测点与样品高度相同，可以确保样品处在适宜反应温度范围。通过精确调控样品所在位置，对应不同的生长温度，来精确调控二维晶体生长缺陷。

作为一选项，基于前述实例，在一应用实例中，该反应炉在使用时需配置有气体系统，该气体系统包括供气机构及抽气机构，供气机构及抽气机构分别通过通气管连接至炉体的两端，以分别对炉腔进行供气及抽气。如此，在应用运行过程中实现抽真空及输入输出反应气体。供气机构、抽气机构及其连接及控制为既有技术，供气机构用于输入一种或多种气体(反应气体)及控制其流速；分子泵等抽气机构用于将炉腔气压抽至10Pa以下，以及可以在供气机构供气时作为排气通道或辅助抽气。

配合供气机构等的反应炉在使用时，其使用过程及原理如下：打开炉门盖，将样品固定在可调样品架，封闭炉门盖，通过分子泵将炉腔抽至超低压状态，打开供气机构，所需反应气体经左侧气流通道通入炉腔内，并从右侧直接排出至或经处理后排出至空气。温控系统分别设置温度控制板A和B保持恒定的加热温度，加热板A加热温度高于加热板B加热温度，使腔内形成自上而下的温度递减区间，上下温度差形成一定的温度梯度，进而可通过调节调节组件完成设置。通过精确移动可调样品架的位置，可精确调控样品反应温度，此处控制器反应温度由可调样品架和样品槽上的温度传感器提供。

常规多温区的箱式反应炉仅能控制固定的几个温区的温度，各温区之间的温度差异较大，温度精确调控难度也较大，导致制备的二维晶体存在许多不可控的缺陷，极大影响了二维晶体的物理化学性能。如上述，该反应炉可以准确调控使待处理样品均处于反应温度。

需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明和例证，但这些描述并非用以限定本实用新型所要求保护范围，凡本实用新型所提示的技术教导下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利保护范围。

Claims (8)

1.一种反应炉，其特征在于：包括炉体、加热板A、加热板B及样品架，所述炉体内设置有炉腔，所述加热板A设置于炉腔顶部，所述加热板B设置于炉腔底部，且加热板A与加热板B之间能够形成一相对加热的温度层区；所述样品架设置于炉腔内，所述样品架处于加热板A与加热板B之间，且样品架上能够置有待处理样品，使得待处理样品能够置于该温度层区处。

2.根据权利要求1所述的一种反应炉，其特征在于：所述样品架包括架体及调节组件，架体通过调节组件安装于炉体内壁上，且架体在调节组件作用下能够上下调节高度。

3.根据权利要求2所述的一种反应炉，其特征在于：所述调节组件为电驱动调节组件，电驱动调节组件配置有控制器及温度传感器，温度传感器设置于架体上，控制器置于炉体外，控制器分别与电驱动调节组件及温度传感器连接，使得控制器能够根据温度信息调节电驱动调节组件的移动距离，以上下调节架体的高度；其中，温度传感器的检测点位置与待处理样品所处位置的高度相同，且该电驱动调节组件为能够在高温及反应气体环境下工作的耐高温设备。

4.根据权利要求3所述的一种反应炉，其特征在于：所述电驱动调节组件为电动伸缩杆件，架体设置于电动伸缩杆的伸缩端端部，电动伸缩杆件的固定端设置于炉体底壁上。

5.根据权利要求1所述的一种反应炉，其特征在于：还包括供气机构及抽气机构，供气机构及抽气机构分别通过通气管连接至炉体的两端，以分别对炉腔进行供气及抽气。

6.根据权利要求1所述的一种反应炉，其特征在于：所述加热板A的上加热面与加热板B的下加热面呈相互平行的平面状，其间能够形成一自上而下温度递减或递增的温度层区；其中，样品架上待处理样品所处位置处在同一平面，且该平面与加热板A的上加热面平行。

7.根据权利要求1所述的一种反应炉，其特征在于：还包括承载台，待处理样品通过承载台置于样品架上。

8.根据权利要求1所述的一种反应炉，其特征在于：所述待处理样品为二维晶体，且该二维晶体为氧化石墨烯、钙钛矿材料或MoTe₂。

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