輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]低維量子物質(zhì)是物理學(xué)研宄內(nèi)容最豐富的領(lǐng)域之一。半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)界面的二維電子氣、石墨烯、銅基和鐵基超導(dǎo)體、拓?fù)浣^緣體、氧化物界面以及過渡金屬硫族化合物層狀材料等等都屬于這類體系。這些體系展現(xiàn)了自然界中一些最神奇的量子態(tài)，涉及凝聚態(tài)物理主要的重大科學(xué)問題，是揭示低維物理最具挑戰(zhàn)的強(qiáng)電子關(guān)聯(lián)問題的關(guān)鍵體系，它們很有可能還是導(dǎo)致未來信息、清潔能源、電力和精密測(cè)量等技術(shù)重大革新甚至是革命的一類體系，是目前全世界的研宄重點(diǎn)。
[0003]對(duì)于這類體系的研宄，不但需要精密的實(shí)驗(yàn)手段，更加重要的是，由于它們均可以從物理上提煉簡(jiǎn)化為厚度為一到幾個(gè)原子層/單位原胞的準(zhǔn)二維體系，一般情況下無法在空氣環(huán)境下直接進(jìn)行研宄，需要將真空環(huán)境內(nèi)生長(zhǎng)的低維材料拿出真空系統(tǒng)，再放入測(cè)量系統(tǒng)上進(jìn)行測(cè)量?，F(xiàn)有技術(shù)的測(cè)量系統(tǒng)只能在可視狀態(tài)下，將探針與低維材料電接觸，以對(duì)該低維材料進(jìn)行輸運(yùn)性質(zhì)的測(cè)量，限制了該測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，確有必要提供一種非可視狀態(tài)下能使探針陣列與低維材料結(jié)構(gòu)電接觸以測(cè)量低維材料結(jié)構(gòu)輸運(yùn)性質(zhì)的輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)。
[0005]一種輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，包括一測(cè)量頭和一測(cè)量腔，所述測(cè)量頭包括一樣品臺(tái)、一探針臺(tái)和一第一電極盤，所述探針臺(tái)位于所述樣品臺(tái)與第一電極盤之間，所述測(cè)量腔內(nèi)具有一第二電極盤，所述第一電極盤和第二電極盤具有對(duì)應(yīng)的電極。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)中，測(cè)量頭中的第一電極盤和測(cè)量腔中的第二電極盤具有一一對(duì)應(yīng)的電極，且探針臺(tái)可以在空間內(nèi)移動(dòng)以便探針臺(tái)中的探針陣列與樣品臺(tái)中的電極接觸。因此，可以先使探針陣列與電極對(duì)準(zhǔn)接觸后，然后使探針陣列略微移開電極，再將電極和探針陣列整體傳送至所述測(cè)量腔中，最后使所述探針陣列接觸所述電極進(jìn)行輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量，從而可以在非可視狀態(tài)下，使探針陣列與低維材料結(jié)構(gòu)電接觸，測(cè)量該低維材料結(jié)構(gòu)的輸運(yùn)性質(zhì)，進(jìn)一步擴(kuò)大了輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。
【附圖說明】
[0007]圖1為原位輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量裝置的立體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為低維材料制備系統(tǒng)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3為低維材料處理系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖4為低維材料處理系統(tǒng)中電極蒸鍍腔內(nèi)部的立體結(jié)構(gòu)分解圖。
[0011]圖5為低維材料處理系統(tǒng)中刻劃處理腔內(nèi)部及顯微鏡的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖6為輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)分解示意圖。
[0013]圖7為輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)中探針臺(tái)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖8為低維材料原位輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量方法的流程圖。
[0015]主要元件符號(hào)說明
[0016]原位輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量裝置10
[0017]第一連接管20
[0018]第二連接管22
[0019]第三連接管24
[0020]低維材料制備系統(tǒng) 12
[0021]反應(yīng)腔120
[0022]基底122
[0023]低維材料結(jié)構(gòu)124
[0024]蒸發(fā)源126
[0025]真空泵128
[0026]真空規(guī)130
[0027]快速進(jìn)樣腔132
[0028]磁力桿134
[0029]樣品托136
[0030]懸臂桿138
[0031]低維材料表征系統(tǒng)14
[0032]低維材料處理系統(tǒng)16
[0033]電極蒸發(fā)源160
[0034]電極蒸鍍單元162
[0035]底法蘭1620
[0036]支撐桿1622
[0037]支撐臺(tái)1624
[0038]第一限位框1626
[0039]第一開口16260
[0040]斜面16262[0041 ]第一壁16264
[0042]第二限位框1628
[0043]第二開口16282
[0044]第一樣品托插座1630
[0045]凸棒1632
[0046]磁力棒1634
[0047]傳樣腔164
[0048]刻劃處理單元166
[0049]頂法蘭1660
[0050]微動(dòng)刻劃器1662
[0051]刻劃針1664
[0052]第二樣品托插座 1666
[0053]顯微鏡168
[0054]輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)18
[0055]測(cè)量頭180
[0056]樣品臺(tái)1800
[0057]探針臺(tái)1802
[0058]限位基底 18020
[0059]筒狀基底 18022
[0060]底壁18024
[0061]位移臺(tái)18026
[0062]第一位移體18026a
[0063]第二位移體18026b
[0064]壓電陶瓷 18028
[0065]探針陣列 18030
[0066]第一電極盤1804
[0067]測(cè)量腔 182
[0068]第二電極盤1820
[0069]如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
【具體實(shí)施方式】
[0070]下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提供的原位輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量裝置作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0071]請(qǐng)參見圖1，本實(shí)用新型提供一種原位輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量裝置10，包括一低維材料制備系統(tǒng)12、一低維材料表征系統(tǒng)14、一低維材料處理系統(tǒng)16和一輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)18。所述低維材料制備系統(tǒng)12通過第一連接管20與低維材料表征系統(tǒng)14連接，所述低維材料制備系統(tǒng)12通過第二連接管22與低維材料處理系統(tǒng)16連接，所述低維材料處理系統(tǒng)16通過第三連接管24與輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)18連接?？梢岳斫猓谝贿B接管20、第二連接管22、第三連接管24以及低維材料制備系統(tǒng)12、低維材料表征系統(tǒng)14、低維材料處理系統(tǒng)16和輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)18之間均通過法蘭連接。
[0072]所述低維材料制備系統(tǒng)12的作用是制備低維材料，所述低維材料表征系統(tǒng)14是對(duì)低維材料形貌和表面電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試分析，所述低維材料處理系統(tǒng)16是在低維材料的表面設(shè)置電極并將該電極微刻劃出來，所述輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)18是對(duì)該低維材料的輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量。所述低維材料制備系統(tǒng)12、低維材料表征系統(tǒng)14、低維材料處理系統(tǒng)16和輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)18中設(shè)置多個(gè)磁力桿134，該多個(gè)磁力桿134在低維材料制備系統(tǒng)12、低維材料表征系統(tǒng)14、低維材料處理系統(tǒng)16和輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)18之間傳遞樣品。所述原位輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量裝置10為真空環(huán)境，而且多個(gè)磁力桿134在低維材料制備系統(tǒng)12、低維材料表征系統(tǒng)14、低維材料處理系統(tǒng)16和輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)18之間傳遞樣品的過程中也保持真空環(huán)境。所述真空環(huán)境可以通過真空泵128抽真空實(shí)現(xiàn)?？梢岳斫?，所述低維材料制備系統(tǒng)12、低維材料表征系統(tǒng)14、低維材料處理系統(tǒng)16和輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)18之間均可通過一連接管及法蘭實(shí)現(xiàn)兩兩相連接，這四個(gè)系統(tǒng)可以通過所述磁力桿134自由傳遞樣品。
[0073]本實(shí)用新型僅以低維材料制備系統(tǒng)12為例具體說明磁力桿134的設(shè)置方式，低維材料表征系統(tǒng)14、低維材料處理系統(tǒng)16和輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)18中設(shè)置磁力桿134的方式類似，這里不再贅述。
[0074]請(qǐng)參見圖2，所述低維材料制備系統(tǒng)12包括一反應(yīng)腔120、一懸臂桿138、一蒸發(fā)源126、一真空泵128、一磁力桿134以及一快速進(jìn)樣腔132。所述低維材料制備系統(tǒng)12在使用時(shí)，還包括一基底122。所述懸臂桿138具有相對(duì)兩端，一端固定于反應(yīng)腔120內(nèi)壁，另一端用于固定所述基底122。所述多個(gè)蒸發(fā)源126與反應(yīng)腔120連接，并且間隔正對(duì)基底122。具體地，所述基底122具有相對(duì)的上表面和下表面，該基底122上表面通過所述懸臂桿138連接于反應(yīng)腔120的上側(cè)壁。所述多個(gè)蒸發(fā)源126間隔正對(duì)基底122的下表面。所述真空泵128與所述反應(yīng)腔120連接，使得反應(yīng)腔120內(nèi)為真空環(huán)境。所述磁力桿134的一端設(shè)置有樣品托136并伸入所述反應(yīng)腔120內(nèi)，所述磁力桿134的另一端留在反應(yīng)腔120外側(cè)，以便操作該磁力桿134，使得該磁力桿134可以帶動(dòng)樣品托136移動(dòng)或使所述樣品托136圍繞磁力桿134旋轉(zhuǎn)。所述快速進(jìn)樣腔132與反應(yīng)腔120連接，便于反應(yīng)之前將基底122放入反應(yīng)腔120內(nèi)，并將其固定于所述懸臂桿138。
[0075]進(jìn)一步，所述低維材料制備系統(tǒng)12還可以包括一真空規(guī)130，該真空規(guī)130與所述反應(yīng)腔120連接，用于測(cè)量反應(yīng)腔120的真空度。而且，該低維材料制備系統(tǒng)12還可以設(shè)置一可視窗(未繪制)，以便觀察低維材料的制備。所述低維材料制備系統(tǒng)12進(jìn)一步包括一開口(未繪制)，以便于該低維材料制備系統(tǒng)12與所述第一連接管20通過法蘭連接。所述蒸發(fā)源126、真空泵128、真空規(guī)130和磁力桿134與反應(yīng)腔120的連接均為法蘭連接。本實(shí)施例中，所述低維材料制備系統(tǒng)12為分子束外延(MBE)生長(zhǎng)系統(tǒng)。
[0076]所述低維材料在低維材料制備系統(tǒng)12內(nèi)制備后，由所述磁力桿134傳送至低維材料表征系統(tǒng)14內(nèi)