一种用于大面积制备二维材料的气体传输装置制造方法及图纸

一种用于大面积制备二维材料的气体传输装置，包括：真空管；输气管组，设置在真空管内，输气管组包括两气体传输单元，气体传输单元分别具有一进气端和一出气端，进气端与外部连通，气体传输单元通过出气端通出合成载气；调节件，调节件包括安装在真空管内的比例管，气体传输单元的出气端均与比例管连通，比例管内设置有分隔件，分隔件用于调节不同合成载气的通入量；气体混合箱，气体混合箱分别开设有进气口和出气口，进气口与比例管连通，进气口和出气口之间设置有絮流件；合成基底水平设置在出气口下方

【技术实现步骤摘要】
一种用于大面积制备二维材料的气体传输装置


[0001]本技术属于二维材料制备
，尤其涉及一种用于大面积制备二维材料的气体传输装置
。

技术介绍

[0002]低维纳米材料和纳米结构表现出独特的电学
、
光学和磁学等物理性能，具有重要的研究价值
。
以石墨烯为代表的二维层状材料具有优异的物理和化学性能，在半导体电子器件
、
能源储存与转化等方面已经初步显示了良好的社会价值和经济效益
。
相对于块体材料，二维材料具有以下优势：二维材料具有纳米级厚度，这使得半导体器件的短沟道效应被有效抑制，可缩小器件尺寸，降低功耗
。
二维材料具有优异的输运特性，石墨烯
、
黑磷等二维材料具有极高的载流子迁移率，这使得基于这些二维材料的半导体器件可实现超快响应
。
二维材料具有导体
、
半导体
、
绝缘体
、
磁体等完备的器件组成基本基元，可以制备逻辑
、
储存
、
光电和光子器件
。
二维材料与传统硅基器件的加工技术兼容，可实现二维器件的规模化
、
高集成度应用
。
近年来，二维材料器件向着小型化
、
高度集成化进一步发展，由于大面积二维材料是保证高度集成器件结构连续性的前提，例如在电子和光电子学的应用中，高度集成器件对与硅基微制造工艺兼容的二维材料晶圆级连续薄膜具有广泛的需求，通过将大面积的二维薄膜图案化形成阵列，可以在单个基板上直接制造一系列功能器件，用于大规模集成，因此大面积二维材料薄膜的生长具有重要意义并受到了广泛关注
。
[0003]在利用化学气相沉积方法
(CVD)
制备二维材料之前，机械剥离和液相剥离是人们获得单层或少层二维材料的常用方法
。
机械剥离可以得到较高结晶质量的二维材料，但是产量低，层数难以控制且产物面积小，不适用于大面积应用
。
液相剥离可以低成本制备较大量级的二维材料，但是产品的质量和尺寸难以控制
。
要想将材料的尺寸从小片提升到晶圆大小，需要开发能够制备出大面积单层或者多层材料的技术
。CVD
提供了一种可控和可扩展的方法，能够以合理的成本生产高质量
、
大面积的二维材料
。
化学气象沉积大致包含三个步骤：
(1)
形成挥发性物质；
(2)
把上述物质转移至沉积区域；
(3)
在固体上产生化学反应并产生固态物质
。
化学气相沉积虽然可以通过控制生长参数，如温度
、
压强
、
载流气体流量
、
等，可以控制产物的层数
、
尺寸
、
形态和方向，用于制备大面积的二维材料
。
但传统的化学气相沉积无法控制材料生长时混合气体按照二维材料的合成比例进行混合，以及二维材料生长时混合气体无法均匀发覆盖于衬底表面，从而影响的成核点的分布于成核点的生长
。
因此亟待一种用于二维材料制备的气体传输装置
。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种用于大面积制备二维材料的气体传输装置，以解决上述问题，能够提高二维材料在基底上的覆盖率，并且便于控制合成二维材料时相应的气体传输比例，避免因原子比例失调导致合成材料比例错误，增强了制备效果
。
[0005]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：一种用于大面积制备二维材料的
气体传输装置，包括：
[0006]真空管；
[0007]输气管组，设置在所述真空管内，所述输气管组包括两气体传输单元，所述气体传输单元分别具有一进气端和一出气端，所述进气端与外部连通，所述气体传输单元通过所述出气端通出合成载气；
[0008]调节件，所述调节件包括安装在所述真空管内的比例管，所述气体传输单元的出气端均与所述比例管连通，所述比例管内设置有分隔件，所述分隔件用于调节不同所述合成载气的通入量；
[0009]气体混合箱，所述气体混合箱分别开设有进气口和出气口，所述进气口与所述比例管连通，所述进气口和所述出气口之间设置有絮流件；
[0010]合成基底，位于所述真空管内，所述合成基底水平设置在所述出气口下方
。
[0011]优选的，两所述气体传输单元结构相同且均为气体输送管和固体挥发管配合构成，所述气体输送管与所述固体挥发管可拆卸连接，所述气体输送管的一端伸出所述真空管与外部连通，所述固体挥发管远离所述气体输送管的一端与所述比例管连通
。
[0012]优选的，所述分隔件为水平板，所述比例管内与所述水平板对应开设有若干凹槽，所述水平板与所述凹槽滑接，所述水平板用于调节所述固体挥发管与所述比例管连通的口径
。
[0013]优选的，所述水平板与所述凹槽配合将所述比例管内径均分为六等份
。
[0014]优选的，所述絮流件包括至少三块絮流板，若干所述絮流板由上到下依次固接在所述气体混合箱内，相邻两所述絮流板之间设置有间隙，所述絮流板上开设有若干絮流孔
。
[0015]优选的，若干所述絮流孔沿所述合成载气运动方向逐渐缩小
。
[0016]优选的，所述比例管与所述气体混合箱之间设置有连通管，所述连通管上设置有单向阀
。
[0017]优选的，所述真空管的两端分别连通有前真空管和后真空管，所述前真空管和所述后真空管均进行吸
/
放气
。
[0018]优选的，所述真空管内固接有分子塞，所述分子塞设置在靠近所述真空管吸气端的一侧
。
[0019]优选的，所述合成基底表面设置有柱状
、
棒状
、
锥状以及铅笔状结构的一种
。
[0020]与现有技术相比，本技术具有如下优点和技术效果：
[0021]本技术通过两气体传输单元输送不同种类的合成载气，并且合成载气均通入比例管中，利用比例管中设置的分隔件来实现调节合成载气的通入量，从而实现通过整体气体传输装置控制用于合成基底的合成原子比例，避免了因合成基底制备二维材料时因原子比例失衡，导致二维材料无法大面积合成以及因原子比例错误使得合成后的材质性能不稳定，并且通过在精准控制合成载气的合成比例同时，利用气体混合箱充分混合限制好合成比例的载气，最后将充分混合的载气通入合成基底制备形成大面积二维材料，有效提高了制备效果及效率
。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于大面积制备二维材料的气体传输装置，其特征在于，包括：真空管
(2)
；输气管组，设置在所述真空管
(2)
内，所述输气管组包括两气体传输单元，所述气体传输单元分别具有一进气端和一出气端，所述进气端与外部连通，所述气体传输单元通过所述出气端通出合成载气；调节件，所述调节件包括安装在所述真空管
(2)
内的比例管
(7)
，所述气体传输单元的出气端均与所述比例管
(7)
连通，所述比例管
(7)
内设置有分隔件，所述分隔件用于调节不同所述合成载气的通入量；气体混合箱
(10)
，所述气体混合箱
(10)
分别开设有进气口和出气口，所述进气口与所述比例管
(7)
连通，所述进气口和所述出气口之间设置有絮流件；合成基底
(11)
，位于所述真空管
(2)
内，所述合成基底
(11)
水平设置在所述出气口下方
。2.
根据权利要求1所述的用于大面积制备二维材料的气体传输装置，其特征在于：两所述气体传输单元结构相同且均为气体输送管和固体挥发管配合构成，所述气体输送管与所述固体挥发管可拆卸连接，所述气体输送管的一端伸出所述真空管
(2)
与外部连通，所述固体挥发管远离所述气体输送管的一端与所述比例管
(7)
连通
。3.
根据权利要求2所述的用于大面积制备二维材料的气体传输装置，其特征在于：所述分隔件为水平板
(14)
，所述比例管
(7)
内与所述水平板
(14)
对应开设有若干凹槽，所述水平板
(14)
与所述凹槽滑接，所述水平板
(14)
用于调节所述固体挥发管与所述比例管
(7)
的连通口径
。4.
根据权利要求3所述的用于大面积制备二维材料的气体传输装置，其特征在于：所述水...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵季杰，王盛永，朱娇阳，张岩，刘蓉，邓立儿，胡加兴，王谦，常莎莎，吴霄，李梦林，刘欢，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：新型
国别省市：