一种高纯低维电子材料制备与表征一体化方法技术

一种高纯低维电子材料制备与表征系统，包括主互联装置，材料生长平台、器件加工平台、测试分析平台和功能调节装置，其特征在于所述的主互联装置由2～10个分体装置组成，不同分体装置之间通过T型大过渡仓链接，且多个分体装置可单独使用或者两两任意组合连接构成一体化腔体使用。所述的高纯低维电子材料制备与表征系统的操作方法：(1)将实验用原料和装置放入T型过渡仓；(2)调节分体装置的功能调节装置和抗振动系统；(3)转移原料和装置到合成区；(4)进行材料合成；(5)通过T型过渡仓转移目标材料到表征区；(6)材料形貌和结构表征(7)通过T型过渡仓转移材料到器件加工和测量区(8)器件加工和测量(9)关闭设备。本发明专利技术的有益效果是：

【技术实现步骤摘要】
一种高纯低维电子材料制备与表征一体化方法


[0001]本专利技术涉及一种电子材料制备与表征一体化方法，特别是涉及一种高纯低维电子材料制 备与表征一体化方法。

技术介绍

[0002]从当前的国内外学术发展动态来看，新型电子材料的研究对象呈现其维度从高维向低维 发展。低维度上的微
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纳尺度体系，例如石墨烯、过渡金属硫化合物(TMDCs)、二维过渡金 属碳/氮化物(MXene)等引领的二维电子材料和以碳纳米管为代表的一维材料，正成为相关 电子材料研究的主流。正如芯片用的电子级高纯硅要求99.999999999％(11个9)，纯度也是 制约这些低维材料进一步发展的一个主要原因。造成现有低维电子材料纯度低的主要原因有 两个，一是材料自身结构复杂，如TMDCs存在2H和1T不同的相，碳纳米管分金属型和半 导体型；另外一方面是，低维材料巨大的比表面积在现有制备和加工过程中，不可避免的吸 附氧气和水，导致表面掺杂和结构变化。因此，如何获得高纯低维电子材料是抢占下一代电 子信息材料与器件制高点的关键。
[0003]公布号CN108061808A的中国专利提供了一种用于纳米材料实验的真空互联系统及方 法。该系统包括材料生长、器件工艺、测试分析和互联平台，通过各平台之间真空互联，能 够使材料的生长、测试和加工等操作均在真空环境中进行，提供多种极端条件下材料、结构 和性能关系的科学研究平台。
[0004]公布号CN209144257U的中国专利提供了一种可分离式真空互联系统，通过主
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互联固定 装置之间的组合连接和分离，可实现同时多个分体装置可单独使用或两两任意组合连接构成 一体化腔体使用。该系统使用灵活方便，占地面积小，对室内空间和承重的需求较小，极大 程度降低真空互联装置的成本。
[0005]公布号CN212375257U的中国专利提供了种超净工作台联合装置，超净工作台的一侧设 有双门灭菌器，另一侧设有二氧化碳细胞培养箱；使用时，实验操作都在超净工作台中进行， 能完全避免外界影响细胞的生长环境，利于细胞的生长。
[0006]然而，现有的纳米加工和分析测试平台无法提供高纯低维电子材料制备和表征所需要的无水、无氧环境，常用的真空互联技术仅限于超高真空环境下应用，无法用于湿法材料的制备与表征，对材料表面平整性和洁净程度要求苛刻，大大限制了很多低维电子材料加工和器件制备过程。此外，所内现有大型加工和表征平台，往往设备昂贵，维护成本高，容错性差。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种高纯低维电子材料制备与表征系统，克服现有的低维电子材料加工和器件制备过程中的超洁净操作系统仅限于超高真空环境，无法用于湿法材料的制备与表征，以及传统超净间设备昂贵、维护成本高、容错性差的问题。
[0008]为实现本专利技术的目的采用的技术方案是：一种高纯低维电子材料制备与表征系统，包括 主互联装置，材料生长平台、器件加工平台、测试分析平台和功能调节装置，其特
征在于所 述的主互联装置由2～10个分体装置组成，不同分体装置之间通过T型大过渡仓链接，且多个 分体装置可单独使用或者两两任意组合连接构成一体化腔体使用；所述分体装置都配备独立 的真空系统、净化系统、抗振动系统和2
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10个独立手套口；所述功能调节装置由氧气含量检 测和调节系统、水汽含量检测和调节系统组成。
[0009]所述的分体装置内部均安装10级以上洁净模块，分体装置内部为惰性气体环境。
[0010]所述的材料生长平台包括但不限于化学气象沉积仪器、电化学操作平台、磁控溅射沉积 系统和常规化学合成操作设备等。
[0011]所述的器件加工平台包括但不限于涂膜机、封装机和微型光刻机等电子材料加工设备。
[0012]所述的测试分析平台包括但不限于扫描电子显微镜、透射电子显微镜、原子力显微镜和 纤维拉力试验机等纳米材料测试设备。
[0013]根据上述系统进行高纯低维电子材料制备与表征一体化方法，其特征在于该方法包括以 下操作步骤：
[0014](1)启动系统电源，将实验用原料和装置放入T型大过渡仓，然后关闭T型大过渡仓， 调节真空系统和净化系统，调节T型大过渡仓中气体氛围；
[0015](2)调节单个分体装置或者所有分体装置中的功能调节装置和抗振动系统，使系统的内 部氧气含量检测和调节系统、水汽含量检测和调节系统，以及抗振动系统所调节的参数都满 足实验操作要求；
[0016](3)连通T型大过渡仓和材料生长平台所在的分体装置，通过手套口将实验用原料和装 置转移至材料生长平台，操作材料生长平台设备进行目标材料合成；
[0017](4)将合成完毕的目标材料通过手套口转移至测试分析平台进行性能测试，或先转移至 器件加工平台进行器件组装，然后再转移至测试分析平台进行性能测试；
[0018](5)调节连通T型大过渡仓内部氧气含量、水汽含量和真空度，使其和分体装置内部环 境一致，通过手套口将目标材料、原料和装置转移至T型大过渡仓；
[0019](6)关闭T型大过渡仓与对应分体装置之间的连通开关，使T型大过渡仓与分体装置 处于隔离状态，转移出目标材料、实验原理和装置。
[0020]本专利技术所具有的有益效果是：
①
减震度高，能在分体装置内实现室温原子成像，Z向噪 音<15pm；
②
洁净度高，达到10级超净程度；
③
使用便利，维护方便，通过手套箱再生系统， 可以在手套箱内使用水溶液和有机溶剂，拓宽实验操作范围，相对于传统的超净间，使用方 便，维护便利。
附图说明
[0021]图1是3个分体装置呈“一字型”排开分布的结构示意图。
[0022]其中附图标记11
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分体装置一 12
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分体装置二 13
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分体装置三
[0023]20
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T型大过渡仓
[0024]31
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材料生长平台32
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器件加工平台 33
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测试分析平台
[0025]41
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真空系统 42
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净化系统 43
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抗振动系统
[0026]51
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氧气含量检测和调节系统 52
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水汽含量检测和调节系统
[0027]53
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手套口
具体实施方式
[0028]下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用 于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修 改均落于本申请所附权利要求所限定。
[0029]实施例1
[0030]一种高纯低维电子材料制备与表征系统，包括主互联装置，材料生长平台、器件加工平 台、测试分析平台和功能调节装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯低维电子材料制备与表征系统，包括主互联装置，材料生长平台、器件加工平台、测试分析平台和功能调节装置，其特征在于所述的主互联装置由2～10个分体装置组成，不同分体装置之间通过T型大过渡仓链接，且多个分体装置可单独使用或者两两任意组合连接构成一体化腔体使用；所述分体装置都配备独立的真空系统、净化系统、抗震动系统和2
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10个独立手套口；所述功能调节装置由氧气含量检测和调节系统，水汽含量检测和调节系统组成。2.根据权利要求1所述的高纯低维电子材料制备与表征系统，其特征在于所述的分体装置内部均安装10级以上洁净模块，分体装置内部为惰性气体环境。3.根据权利要求1所述的高纯低维电子材料制备与表征系统，其特征在于所述的材料生长平台包括化学气相沉积系统、电化学操作平台、磁控溅射沉积系统和常规化学合成操作设备等。4.根据权利要求1所述的高纯低维电子材料制备与表征系统，其特征在于所述的器件加工平台包括涂膜机、封装机和微型光刻机等电子材料加工设备。5.根据权利要求1所述的高纯低维电子材料制备与表征系统，其特征在于所述的测试分析平台包括扫描电子显微镜、透射电子显微镜、原子力显...

【专利技术属性】
技术研发人员：康黎星，吴操，陈舟，
申请(专利权)人：徐州工牛高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：