一种加工二维材料纳米结构阵列的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种加工二维材料纳米结构阵列的装置及方法，其中，包括加工室、充气结构、支架、第一位移工作台、第二位移工作台、模板和电场组件，充气结构与加工室连通，用于输入气体反应介质；支架设于加工室内，支架上形成有相互垂直的水平支撑台面和竖直支撑台面；第一位移工作台设置在水平支撑台面上，用于承载二维材料样品；第二位移工作台设置在竖直支撑台面上；模板设于第二位移工作台上朝向二维材料样品的一侧，用于转印纳米结构阵列至二维材料样品上；模板上设有凸起结构，凸起结构用于诱导二维材料样品的表面氧化；电场组件一端与第一位移工作台连接，另一端与模板连接，用于施加电场。本申请提高了跨尺度加工的可操作性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种加工二维材料纳米结构阵列的装置及方法


[0001]本专利技术涉及二维材料加工
，特别是涉及一种加工二维材料纳米结构阵列的装置及方法。

技术介绍

[0002]目前，二维材料是材料界研究的热点。二维材料具有原子级厚度的尺寸特征，由于表面无悬挂键的结构优势和极大比表面积的特点使得二维材料具有独特的电学、磁学、光学、力学等特性，在电子学、光电子学、催化、能量存储、太阳能电池、传感器、生物医药等领域有着重要的应用价值。因此，对于二维材料器件的先进加工制造技术十分重要。依照目前的生产工艺，对于二维材料表面的跨尺度加工还主要借鉴硅工艺中常用的技术手段，例如光刻和化学刻蚀。
[0003]但是，一方面，二维材料对光等调控极为敏感，在光刻阶段的辐照容易改变二维材料的电子输运能力；另一方面，在二维材料表面涂覆聚合物薄膜容易产生残留，所产生的界面严重影响器件工作时的散热情况等；以上问题都将影响二维材料在应用过程中的器件性能；换句话说，现有的跨尺度加工工艺复杂，操作繁琐，容易对二维材料的原始表面和界面造成不良影响，而且不容易加工出大面积的纳米结构阵列，导致跨尺度加工的可操作性低。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种加工二维材料纳米结构阵列的装置及方法，旨在解决现有的跨尺度加工二维材料的工艺操作繁琐，容易出现不良影响，实际的可操作性性低的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种加工二维材料纳米结构阵列的装置，其中，包括加工室、充气结构、支架、第一位移工作台、第二位移工作台、模板和电场组件，所述充气结构与所述加工室连通，用于向所述加工室内输入气体反应介质；所述支架设于所述加工室内，所述支架上形成有相互垂直的水平支撑台面和竖直支撑台面；所述第一位移工作台设置在所述水平支撑台面上，用于承载二维材料样品；所述第二位移工作台设置在所述竖直支撑台面上，并且所述第二位移工作台延伸至所述第一位移工作台的正上方；所述模板设于所述第二位移工作台上朝向所述二维材料样品的一侧，用于转印纳米结构阵列至所述二维材料样品上；所述模板朝向所述二维材料样品的表面上设有凸起结构，所述凸起结构用于诱导所述二维材料样品的表面氧化；所述电场组件一端与所述第一位移工作台连接，另一端与所述模板连接，用于施加电场。
[0008]所述的加工二维材料纳米结构阵列的装置，其中，所述第一位移工作台包括第一滑道、第一滑块、第二滑道、第二滑块和基底，所述第一滑道设于所述水平支撑台面上；所述第一滑块可滑动设于所述第一滑道上；所述第二滑道设于所述第一滑块上；所述第二滑块
可滑动设于所述第二滑道上；所述基底设于所述第二滑块上，与所述电场组件连接，用于承载所述二维材料样品；所述第一滑块的滑动方向与所述第二滑块的滑动方向垂直。
[0009]所述的加工二维材料纳米结构阵列的装置，其中，所述第二位移工作台包括第三滑道、第三滑块和垫片，所述第三滑道设于所述竖直支撑台面上，所述第三滑道的延伸方向与所述水平支撑台面垂直；所述第三滑块可滑动设于所述第三滑道上；所述垫片设于所述第三滑块上，并延伸至所述基底的正上方；所述模板设于所述垫片上朝向所述基底的一侧；所述垫片为绝缘垫片；所述模板可拆卸安装在所述第二位移工作台上。
[0010]所述的加工二维材料纳米结构阵列的装置，其中，所述第二位移工作台还包括力传感器，所述力传感器设于所述垫片背离所述水平支撑台面的一侧，用于检测所述模板与所述二维材料的表面接触的机械载荷。
[0011]所述的加工二维材料纳米结构阵列的装置，其中，所述电场组件包括外加电场、电压放大器和电流计，所述电压放大器的输入端与所述外加电场电连接；所述电压放大器的输出端连接有第一通路和第二通路，所述第一通路与所述模板电连接，所述第二通路与所述第一位移工作台电连接；所述电流计用于测量所第一通路或第二通路上的电流值。
[0012]所述的加工二维材料纳米结构阵列的装置，其中，所述二维材料纳米结构阵列的装置还包括湿度计和相对湿度调节设备，所述湿度计用于测量所述加工室内的湿度；所述相对湿度调节设备与所述加工室连通，用于调节所述加工室内的湿度；所述二维材料纳米结构阵列的装置还包括温度计和温度调节设备，所述温度计用于测量所述加工室内的温度，所述温度调节与所述加工室连接，用于控制所述加工室内的温度。
[0013]所述的加工二维材料纳米结构阵列的装置，其中，所述气体反应介质包括水蒸气、氧等离子体、臭氧中的至少一种。
[0014]本申请还公开了一种用于如上任一所述的加工二维材料纳米结构阵列的装置的加工方法，其中，包括：
[0015]依据待加工的二维材料样品选择匹配的模板；
[0016]将所述二维材料样品放置于加工室内的第一位移工作台上，并将所述模板固定在所述加工室内的第二位移工作台上；
[0017]调节所述第一位移工作台，带动所述二维材料样品移动至正对所述模板的位置；
[0018]通过充气结构向所述加工室内输入气体反应介质；
[0019]调节所述第二位移工作台，带动所述模板朝向所述二维材料样品移动；
[0020]控制电场组件在所述模板和所述二维材料样品之间施加电场，通过所述模板上的凸起结构诱导所述二维材料样品的表面氧化；
[0021]通过所述模板将纳米结构阵列转印至所述二维材料样品上。
[0022]所述的加工方法，其中，所述调节所述第二位移工作台，带动所述模板朝向所述二维材料样品移动至加工位置的步骤，具体包括：
[0023]移动所述第二位移工作台，带动所述模板朝向所述二维材料样品移动；
[0024]当所述模板的机械载荷达到预设载荷值，停止移动所述第二位移工作台。
[0025]所述的加工方法，其中，所述通过所述模板将纳米结构阵列转印至所述二维材料样品上的步骤之后，还包括：
[0026]关闭所述电场组件，并关闭所述充气结构；
[0027]调节所述第二位移工作台，带动所述模板背离所述二维材料样品移动；
[0028]取下所述模板，并安装新的附有纳米结构阵列的二次加工模板；
[0029]调节所述第一位移工作台，调整所述二维材料样品与所述二次加工模板之间的相对角度；
[0030]调节所述第二位移工作台，带动所述二次加工模板朝向所述二维材料样品移动；
[0031]开启所述充气结构，再次向所述加工室内输入气体反应介质；
[0032]控制所述电场组件在所述二次加工模板和所述二维材料样品之间施加二次加工电场，通过所述二次加工模板上的凸起结构诱导所述二维材料样品的表面氧化；
[0033]通过所述二次加工模板将纳米结构阵列转印至所述二维材料样品上。
[0034]与现有技术相比，本专利技术实施例具有以下优点：
[0035]本专利技术公开的加工二维材料纳米结构阵列的装置将二维材料样品固定在加工室内进行加工，具体的加工流程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加工二维材料纳米结构阵列的装置，其特征在于，包括：加工室；充气结构，与所述加工室连通，用于向所述加工室内输入气体反应介质；支架，设于所述加工室内，所述支架上形成有相互垂直的水平支撑台面和竖直支撑台面；第一位移工作台，设置在所述水平支撑台面上，用于承载二维材料样品；第二位移工作台，设置在所述竖直支撑台面上，并且所述第二位移工作台延伸至所述第一位移工作台的正上方；模板，设于所述第二位移工作台上朝向所述二维材料样品的一侧，用于转印纳米结构阵列至所述二维材料样品上；所述模板朝向所述二维材料样品的表面上设有凸起结构，所述凸起结构用于诱导所述二维材料样品的表面氧化；电场组件，一端与所述第一位移工作台连接，另一端与所述模板连接，用于施加电场。2.根据权利要求1所述的加工二维材料纳米结构阵列的装置，其特征在于，所述第一位移工作台包括：第一滑道，设于所述水平支撑台面上；第一滑块，可滑动设于所述第一滑道上；第二滑道，设于所述第一滑块上；第二滑块，可滑动设于所述第二滑道上；基底，设于所述第二滑块上，与所述电场组件连接，用于承载所述二维材料样品；其中，所述第一滑块的滑动方向与所述第二滑块的滑动方向垂直。3.根据权利要求2所述的加工二维材料纳米结构阵列的装置，其特征在于，所述第二位移工作台包括；第三滑道，设于所述竖直支撑台面上，所述第三滑道的延伸方向与所述水平支撑台面垂直；第三滑块，可滑动设于所述第三滑道上；垫片，设于所述第三滑块上，并延伸至所述基底的正上方；所述模板设于所述垫片上朝向所述基底的一侧；所述垫片为绝缘垫片；所述模板可拆卸安装在所述第二位移工作台上。4.根据权利要求3所述的加工二维材料纳米结构阵列的装置，其特征在于，所述第二位移工作台还包括力传感器，所述力传感器设于所述垫片背离所述水平支撑台面的一侧，用于检测所述模板与所述二维材料的表面接触的机械载荷。5.根据权利要求1所述的加工二维材料纳米结构阵列的装置，其特征在于，所述电场组件包括：外加电场；电压放大器，所述电压放大器的输入端与所述外加电场电连接；所述电压放大器的输出端连接有第一通路和第二通路，所述第一通路与所述模板电连接，所述第二通路与所述第一位移工作台电连接；电流计，用于测量所第一通路或第二通路上的电流值。
6.根据权利要求1所述的加工二维材料纳米结构阵列的装置，其特征在于，所述二维...

【专利技术属性】
技术研发人员：何洋，章亮炽，胡佳浩，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：