本發(fā)明屬于納米科技領域，具體涉及一種可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺。

背景技術：

隨著半導體集成電路集成度的提高，器件尺寸不斷縮小，目前主流半導體晶體管已經(jīng)達到了22納米的特征尺寸。這已經(jīng)達到了現(xiàn)有工藝技術的頂端水平。但是，近幾年，在納米科技領域中隨著對石墨烯這種層狀二維材料的深度研究。我們發(fā)現(xiàn)，層狀二維材料能夠突破電子器件尺寸減小的技術壁壘。而且，還發(fā)現(xiàn)多種具有類似于石墨烯的結構的層狀二維材料，同樣具有很多優(yōu)異特性，若是將兩者結合起來形成一種新型半導體異質結器件，可以將其應用在光電檢測領域。

電子領域中異質結涉及領域眾多，如HBT(異質結雙極晶體管)、開關器件、場效應晶體管、HEMT(高速電子遷移率晶體管)等。但是制備二維層狀異質材料的難題一直阻礙著這一領域的發(fā)展。因為在制備二維層狀異質材料時，所用的材料尺寸一般只有幾個到幾十個微米，都是借助于高放大倍數(shù)顯微鏡才能觀察到，要想成功將一個微納級別尺寸的材料堆垛成異質材料，勢必涉及到微納工藝技術，制備過程略微的抖動都有可能影響制備的異質材料的性能、接觸，直接影響到后續(xù)做的異質結器件性能。為了能夠更精準的進行定位搭建二維層狀異質材料，需要一個新的轉移臺：更能保證轉移時的精準定位，減少因實驗抖動等因素造成的失敗幾率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種軌道式旋轉控制臺，其用于轉移材料時，對材料角度的調整，并確保實驗過程的穩(wěn)定操作。

本發(fā)明還有一個重要目的是盡可能提升實驗人員的工作空間和實驗過程的靈活性，以求更高的實驗成功率和更少的實驗時間。

本發(fā)明提出了一種可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺，包括：旋轉控制臺、中央載物臺、可視化界面。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺中，所述旋轉控制臺包括：控制臺底座、旋轉支架和平衡臂；所述旋轉支架設置在所述控制臺底座上，所述平衡臂與所述旋轉支架連接。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺中，所述中央載物臺包括：載物臺底座、載物臺支撐架、顯微鏡機構和載物臺機構；所述載物臺支撐架固定在所述載物臺底座上；所述顯微鏡機構和所述載物臺機構固定在所述載物臺支撐架上。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺中，所述顯微鏡機構包括：顯微鏡轉軸、顯微鏡伸縮桿、顯微鏡和圖像控制器；所述顯微鏡轉軸設置在所述載物臺支撐架上；所述顯微鏡伸縮桿的兩端分別與所述顯微鏡和所述顯微鏡轉軸連接；所述圖像控制器和所述顯微鏡連接。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺中，所述載物臺機構包括：載物臺轉軸、加熱臺轉軸、旋轉載物臺和加熱臺；所述載物臺轉軸和加熱臺轉軸設置在所述載物臺支撐架上；所述旋轉載物臺和所述載物臺轉軸連接；所述加熱臺和加熱臺轉軸連接；所述旋轉載物臺設置在所述加熱臺的頂部。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺中，所述可視化界面與所述圖像控制器連接。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺中，所述旋轉支架包括：第一旋轉支架和第二旋轉支架；所述平衡臂的兩端分別與所述第一旋轉支架和所述第二旋轉支架連接。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺中，所述控制臺底座上設置有內側軌道和外側軌道；所述內側軌道和所述外側軌道同心設置；所述旋轉支架安置在所述內側軌道和所述外側軌道上。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺中，所述加熱臺上設置有把柄。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺中，所述可視化界面包括：顯示器、顯示器支撐架和顯示器底座；所述顯示器通過所述顯示器支撐架固定在所述顯示器底座上，并和所述圖像控制器連接。

本發(fā)明提出的可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺中，所述平衡臂上設置有載玻片固定夾。

本發(fā)明更換樣品和載玻片時可將顯微鏡移離旋轉載物臺，堆垛二維層狀材料時能夠通過軌道式旋轉控制臺調整樣品材料角度，轉移材料和堆垛材料時可通過載物臺的上升下降實現(xiàn)。

本發(fā)明所述的軌道式旋轉控制臺能夠通過旋轉平衡臂實現(xiàn)樣品材料的自由旋轉，進而使堆垛的二維層狀異質材料達到最優(yōu)結構。

本發(fā)明兩支架的配置和長臂式轉動能有效降低實驗過程的震動，提高堆垛時實驗平臺的穩(wěn)定性，這在二維材料維納級尺寸下是尤為重要的。

本發(fā)明所述的顯微鏡轉軸、顯微鏡伸縮桿，是因為實驗期間需要對樣品和載玻片進行更換，往往會由于顯微鏡和載物臺之間的距離太小而碰到樣品或操作員的手，這極大地影響了實驗的成功率，顯微鏡轉軸和顯微鏡伸縮桿的配合恰好能夠增加實驗員的工作空間，有效解決了以上難題。

本發(fā)明所述的旋轉載物臺、加熱臺是獨立于彼此可分離、可組裝，如果僅僅是固定式加熱臺，便不能夠從多個方面對樣品的位置做出最合理的調整，只有去調整樣品，無疑加大了實驗的難度和延長了實驗時間，本發(fā)明進行的改進相當于加入了對樣品角度的粗調機制，微調整轉動旋轉載物臺，小范圍調整扭動旋轉載物臺轉軸，大范圍調整扭動加熱臺轉軸，這樣減少實驗時間的同時為操作員也提供了極大的操作靈活性。

本發(fā)明所述的旋轉載物臺，加熱臺在堆垛材料時連接在一起，加熱臺為旋轉載物臺加熱，堆垛完之后載物臺需要降溫時，將加熱臺和旋轉載物臺隔離開，用來減少降低溫度的等待時間。并且本發(fā)明開創(chuàng)性的使用加熱臺帶動載物臺下降的方式達到轉移和堆垛的目的，極大地保證了轉移時的穩(wěn)定操作。

本發(fā)明提出的顯微鏡轉軸、顯微鏡伸縮桿，在操作人員更換樣品和載玻片時通過這兩個裝置將載物臺上面的顯微鏡移到不影響實驗人員操作的地方，從而避免操作期間和顯微鏡的碰撞導致的樣品脫落。同時旋轉載物臺，加熱臺的獨立于彼此可拆卸，可組裝的特性，給實驗人員帶來了極大的選擇性，可以實現(xiàn)通過多個方面調整材料角度，并且在降溫過程，旋轉載物臺，加熱臺的分離有效降低了加熱的時間，并且節(jié)省了傳統(tǒng)的轉移臺需要實驗人員拿掉旋轉載物臺進行人工降溫所另加的操作步驟。

附圖說明

圖1為本發(fā)明可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺的側視圖。

圖3為本發(fā)明可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺的俯視圖。

圖4-10為本發(fā)明堆垛二維層狀材料過程原理展示圖。

具體實施方式

結合以下具體實施例和附圖，對發(fā)明作進一步的詳細說明。實施本發(fā)明的過程、條件、實驗方法等，除以下專門提及的內容之外，均為本領域的普遍知識和公知常識，本發(fā)明沒有特別限制內容。

如圖1至圖3所示，本實施例中的可堆垛二維層狀異質材料的便攜式操作臺，包括：旋轉控制臺、中央載物臺、可視化界面。

本實施例中，旋轉控制臺包括：控制臺底座15、旋轉支架和平衡臂5；旋轉支架設置在控制臺底座15上，平衡臂5與旋轉支架連接。其中，旋轉支架包括：第一旋轉支架13和第二旋轉支架16；平衡臂5的兩端分別與第一旋轉支架13和第二旋轉支架16連接?？刂婆_底座15上設置有內側軌道11和外側軌道17；內側軌道11和外側軌道17同心設置；旋轉支架安置在內側軌道11和外側軌道17上。

本實施例中，中央載物臺包括：載物臺底座12、載物臺支撐架1、顯微鏡機構和載物臺機構；載物臺支撐架1固定在載物臺底座12上；顯微鏡機構和載物臺機構固定在載物臺支撐架1上。

本實施例中，顯微鏡機構包括：顯微鏡轉軸24、顯微鏡伸縮桿25、顯微鏡3和圖像控制器2；顯微鏡轉軸24設置在載物臺支撐架1上；顯微鏡伸縮桿25的兩端分別與顯微鏡3和顯微鏡轉軸24連接；圖像控制器2和顯微鏡3連接。

本實施例中，載物臺機構包括：載物臺轉軸26、加熱臺轉軸27、旋轉載物臺7和加熱臺8；載物臺轉軸26和加熱臺轉軸27設置在載物臺支撐架1上；旋轉載物臺7和載物臺轉軸26連接；加熱臺8和加熱臺轉軸27連接；旋轉載物臺7設置在加熱臺8的頂部；加熱臺8上設置有把柄9。

本實施例中，可視化界面與圖像控制器2連接。其中，可視化界面包括：顯示器21、顯示器支撐架22和顯示器底座23；顯示器21通過顯示器支撐架22固定在顯示器底座23上，并和圖像控制器2連接。

本實施例中，顯微鏡3可通過圖像控制器2捕捉到旋轉載物臺7上的物品影像；平衡臂5上設置有載玻片固定夾4，載玻片固定夾4有螺絲可以將載玻片20固定住；平衡臂5為一塊鋼板制成能夠實現(xiàn)中心部位載玻片固定夾的轉動；旋轉載物臺7為銅塊制成的，不管是將樣品覆蓋在目標樣品材料上還是將樣品材料分離開襯底，都需要很好地穩(wěn)定性和精準性；平衡臂5的引入和旋轉載物臺7的下降模式有效增加了材料轉移時操作的穩(wěn)定性；加熱臺移動把柄9，在將目標材料轉移走之后以及將目標材料堆垛之前需要將旋轉載物臺7的溫度降低，本發(fā)明設計的旋轉載物臺7和加熱臺8可分離、可組裝模式能夠減少加熱臺8降溫的時間，提高工作效率，并且增加了對加熱臺8的控制不僅能夠在調整材料角度時候多了一項控制選項，旋轉載物臺7和加熱臺8可分離能夠減少加熱臺8降溫的時間，提高工作效率，而且在將載玻片20和材料的分離時采用的加熱臺8下降的方式，提高了操作的穩(wěn)定性和精準性；內側軌道11和外側軌道17能夠實現(xiàn)平衡臂支架的環(huán)繞轉動。

本實施例中，旋轉載物臺7和載物臺支撐架1由載物臺轉軸26連接，加熱臺8和載物臺支撐架1由加熱臺轉軸27連接。每個轉軸載物臺支撐架1都有螺絲進行固定，當需要旋轉載物臺7下降時，需同時松開兩個轉軸的螺絲，在載物臺支撐架1上手動上下調節(jié)加熱臺轉軸27，由于旋轉載物臺7是放在加熱臺8上部的平臺，在旋轉載物臺7沒有螺絲固定的時候會跟隨加熱臺8一起下降上升。當只需要加熱臺8下降時，必須固定好載物臺轉軸26，松開加熱臺轉軸27，在載物臺支撐架1上手動上下調節(jié)加熱臺轉軸27，調節(jié)加熱臺8上下移動。

本實施例中，實驗期間需要更換載物臺7上的樣品時，由于顯微鏡3和旋轉載物臺7之間的間隔距離太小需要操作員進行很精細的操作，這極大地影響了實驗的成功率，顯微鏡轉軸24和顯微鏡伸縮桿25能夠在操作員對旋轉載物臺7上進行操作時將顯微鏡3移動較大的距離，擴大操作員工作空間。在將待轉移材料精準搭建在目標材料上時，之前的校準和調整樣品的方式只能是兩種：調整載玻片20、轉動載物臺，當需要對樣品進行幅度較大的調整時，僅僅依賴于以上兩種微調控方式會碰到以下問題：調整程度過大超過測桿量程、調整程度過大移動測桿時間久。本發(fā)明加入了樣品的粗調機制，小范圍調整使用載物臺轉軸26，大范圍調整使用加熱臺轉軸27，減少實驗時間的同時為操作員也提供了極大的操作靈活性。

本實施例中，堆垛二維層狀材料的過程原理為：將二維材料制作在一個襯底上，制作二維層狀異質材料便是將一塊襯底上的二維層狀材料轉移到另一塊襯底上，并和第二塊襯底上的二維層狀材料形成異質接觸。

主要實驗步驟如下：

1、如圖4，準備好待轉移材料a，將其安放在載物臺b上。

2、如圖5，用載玻片c和聚合物d準備轉移校準，將載物臺b上升。

3、如圖6，使用載玻片c和聚合物d黏住待轉移材料1，當待轉移材料和載玻片c上的聚合物d充分接觸后，加熱臺進行加熱。

4、如圖7，溫度達到一定后將載物臺下降，此時待轉移材料會黏附在聚合物d上，使用載玻片c和聚合物d轉移走待轉移材料a。

5、如圖8，使用載玻片c和聚合物d以及待轉移材料a準備堆垛校準，將另一塊帶有目標材料e的襯底安放在載物臺b上，和上一步的樣品通過顯微鏡進行校準后上升載物臺b。

6、如圖9，當材料a和材料e接觸后，加熱臺加熱，使用載玻片c和聚合物d以及待轉移材料a和目標材料e堆垛。

7、如圖10，去掉載玻片c和聚合物d后得到材料a和材料e形成的異質材料。

本發(fā)明的保護內容不局限于以上實施例。在不背離發(fā)明構思的精神和范圍下，本領域技術人員能夠想到的變化和優(yōu)點都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權利要求書為保護范圍。