CN216719915U - 一种二维材料异质结堆叠装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及半导体制备技术领域，具体提供一种二维材料异质结堆叠装置，包括：材料放置台和位置可调操作台，所述材料放置台包括金属吸盘和加热片，所述加热片为所述金属吸盘加热；所述金属吸盘内部为空腔结构，且所述空腔结构连通真空泵；所述金属吸盘上表面设有吸附区域，所述吸附区域内设有多个连通空腔结构的通孔；所述位置可调操作台的顶端连接材料粘贴板，所述材料粘贴板的悬空端下表面设有与所述吸附区域匹配的材料粘贴区域。本实用新型通过金属吸盘代替普通样品台可以更好地固定样品，避免转移过程中样品移动的问题，加入温控系统，贴合后温度到达PDMS的玻璃化温度，降低PDMS粘度利于两种材料的贴合。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体制备技术领域，具体涉及一种二维材料异质结堆叠装置。
背景技术
具有独特物理特性的二维层状半导体材料可以依靠其优异的光电性能和易于加工的特性来替代某些传统的半导体材料，并且不同的二维材料通过范德华力的作用结合在一起形成二维异质结，而二维异质结器件可用于制造光电探测器、图像传感器、存储器以及可穿戴的柔性电子器件。目前制备二维半导体材料异质结的方法主要是化学气相沉积和机械堆叠，其中机械堆叠是指通过物理机械的方法将一种材料转移至另一种材料上，构筑的材料包括机械剥离的WS2和MoS2以及化学气相沉积生长的石墨烯等二维材料。
现有技术中使用双面胶固定衬底，在材料贴合过程中易发生移动，增大了实验的失败率；材料贴合后由于PDMA粘度较大，操作台抬高后极易将样品带出。
实用新型内容
针对现有二维材料异质结制备过程中存在的材料贴合过程中易发生移动以及样品易被带出的问题，本实用新型提供一种二维材料异质结堆叠装置，将样品台改为金属吸盘用于固定衬底，小型吸泵通过吸管与吸盘连接，吸盘正下方则连接半导体加热板和水冷系统，用于减低PDMS粘度便于两种材料贴合。
本实用新型提供一种二维材料异质结堆叠装置，包括：
材料放置台和位置可调操作台，所述材料放置台包括金属吸盘和加热片，所述加热片为所述金属吸盘加热；所述金属吸盘内部为空腔结构，且所述空腔结构连通真空泵；所述金属吸盘上表面设有吸附区域，所述吸附区域内设有多个连通空腔结构的通孔；所述位置可调操作台的顶端连接材料粘贴板，所述材料粘贴板的悬空端下表面设有与所述吸附区域匹配的材料粘贴区域。
进一步的，所述加热片紧贴所述金属吸盘的下表面，所述加热片的下方设有冷却水箱，所述冷却水箱连通冷却水回路。
进一步的，所述材料放置台和所述位置可调操作台均固定在光学平台上；所述光学平台上还设有显微镜，所述显微镜的观察视野正对所述吸附区域。
进一步的，所述显微镜包括镜筒，所述镜筒竖直设置在所述吸附区域的正上方，所述镜筒上设有光源。
进一步的，所述显微镜电连接显示设备。
进一步的，所述材料粘贴板为石英玻璃板。
本实用新型的有益效果在于，本实用新型提供的二维材料异质结堆叠装置，通过金属吸盘代替普通样品台可以更好地固定样品，避免转移过程中样品移动的问题，加入温控系统，贴合后温度到达PDMS的玻璃化温度，降低PDMS粘度利于两种材料的贴合。
此外，本实用新型设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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，对于本领域普通技术人员而言，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。
图1是本申请一个实施例的二维材料异质结堆叠装置的结构示意图。
其中，1、金属吸盘；2、加热片；3、真空泵；4、位置可调操作台；5、材料粘贴板；6、冷却水箱；7、冷却水回路；8、光学平台；9、显微镜；10、光源。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
请参考图1，在本实用新型的一种实施方式中，二维材料异质结堆叠装置包括以下结构：
材料放置台和位置可调操作台4，材料放置台包括金属吸盘1和加热片2，加热片2紧贴所述金属吸盘1的下表面，加热片2为金属吸盘1加热。加热片2需要连接电源，加热片2内部设有大功率电阻丝。金属吸盘1内部为空腔结构，且空腔结构连通真空泵3；金属吸盘1上表面设有吸附区域，吸附区域内设有多个连通空腔结构的通孔；位置可调操作台4的顶端连接材料粘贴板5，材料粘贴板5的悬空端下表面设有与吸附区域匹配的材料粘贴区域。位置可调操作台4可沿x轴、y轴和z轴三个方向调整位置，通过设置位置可调操作台4可调整材料粘贴板5的位置。具体的三向调整结构为现有技术，本实施方式中不做赘述。材料粘贴板5可采用石英玻璃板。
为了在加热完成后尽快令材料冷却，在加热片2的下方设有冷却水箱6，冷却水箱6连通冷却水回路7。冷却水回路7串联有水泵和储水箱。
材料放置台和位置可调操作台4均固定在光学平台8上；光学平台8上还设有显微镜9，显微镜9的观察视野正对吸附区域。显微镜9包括镜筒，镜筒竖直设置在吸附区域的正上方，镜筒上设有光源10。镜筒通过固定在光学平台8上的镜架固定在吸附区域正上方，镜架具有位置调节功能，可调节镜筒的位置，也可通过调节镜架的高度来调整镜筒焦距。为方便观察，可将显微镜9电连接显示设备。
以下为利用本实施方式中提供的二维材料异质结堆叠装置制备二维材料异质的过程：
(1)采用光刻掩模结合氧气等离子体刻蚀，将转移在300nm SiO2/Si衬底上的石墨烯薄膜制备成间隔100μm的石墨烯条带。
(2)将SiO2/Si衬底放置在金属吸盘1上，开启吸泵。
(3)选取以化学气相沉积方法在300nm SiO2/Si衬底上的WS2或MoS2作为要转移的材料，将PDMS覆盖在WS2上，使用5％的氢氟酸刻蚀二氧化硅，WS2与衬底分离，将PDMS未带有材料的一面粘在石英玻璃板上固定。
(4)观察与光学显微镜9相连的屏幕，调整显微镜9的聚焦旋钮，从xy三个方向调节金属吸盘1和石英玻璃板，直至WS2样品与石墨烯条带对齐。从z方向调节石英玻璃板使玻璃板和吸盘贴紧，同时为加热片2供电，开始加热，温度控制在90℃维持3分钟。抬高石英玻璃板然后停止加热，启动冷却水回路7开始降温。
(5)降至室温，将样品放入真空环境0.4Torr200℃左右，退火1小时。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本实用新型进行了详细描述，但本实用新型并不限于此。在不脱离本实用新型的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本实用新型的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本实用新型的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种二维材料异质结堆叠装置，其特征在于，包括：
材料放置台和位置可调操作台，所述材料放置台包括金属吸盘和加热片，所述加热片为所述金属吸盘加热；所述金属吸盘内部为空腔结构，且所述空腔结构连通真空泵；所述金属吸盘上表面设有吸附区域，所述吸附区域内设有多个连通空腔结构的通孔；所述位置可调操作台的顶端连接材料粘贴板，所述材料粘贴板的悬空端下表面设有与所述吸附区域匹配的材料粘贴区域。
2.根据权利要求1所述的二维材料异质结堆叠装置，其特征在于，所述加热片紧贴所述金属吸盘的下表面，所述加热片的下方设有冷却水箱，所述冷却水箱连通冷却水回路。
3.根据权利要求1所述的二维材料异质结堆叠装置，其特征在于，所述材料放置台和所述位置可调操作台均固定在光学平台上；所述光学平台上还设有显微镜，所述显微镜的观察视野正对所述吸附区域。
4.根据权利要求3所述的二维材料异质结堆叠装置，其特征在于，所述显微镜包括镜筒，所述镜筒竖直设置在所述吸附区域的正上方，所述镜筒上设有光源。
5.根据权利要求4所述的二维材料异质结堆叠装置，其特征在于，所述显微镜电连接显示设备。
6.根据权利要求1所述的二维材料异质结堆叠装置，其特征在于，所述材料粘贴板为石英玻璃板。
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