原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置。
【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)。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，所以原位的材料生長、原位的性質(zhì)表征 和原位的輸運(yùn)測量等是測量低維材料不可或缺的技術(shù)手段。
[0003] 目前，對(duì)低維材料進(jìn)行輸運(yùn)測試還主要停留在非原位的測量上，即將真空環(huán)境內(nèi) 生長的低維材料拿出真空系統(tǒng)，再放入測試系統(tǒng)上進(jìn)行測試，測試系統(tǒng)以Quantum Design 公司的產(chǎn)品為代表，能夠進(jìn)行精細(xì)的低溫和磁場下的測量，但是非原位測量不可避免的會(huì) 對(duì)低維材料造成污染，使得測量的輸運(yùn)性質(zhì)不是低維材料最本征的性質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，確有必要提供一種不會(huì)對(duì)低維材料造成污染，可以測得低維材料最本 征的輸運(yùn)性質(zhì)的原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置。
[0005] -種原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置，包括：一低維材料制備系統(tǒng)，用于制備膜狀結(jié)構(gòu)；以 及一輸運(yùn)性質(zhì)測量系統(tǒng)，用于測量所述膜狀結(jié)構(gòu)的輸運(yùn)性質(zhì)；所述原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置 進(jìn)一步包括一低維材料處理系統(tǒng)，用于在所述膜狀結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置電極；所述低維材料制 備系統(tǒng)、低維材料處理系統(tǒng)和輸運(yùn)性質(zhì)測量系統(tǒng)之間通過磁力桿傳送所述膜狀結(jié)構(gòu)，且所 述低維材料制備系統(tǒng)、低維材料處理系統(tǒng)、輸運(yùn)性質(zhì)測量系統(tǒng)中均為真空環(huán)境。
[0006] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置通過將低維材料制備系 統(tǒng)、低維材料處理系統(tǒng)和輸運(yùn)性質(zhì)測量系統(tǒng)通過磁力桿連接，且保持該整個(gè)裝置為真空環(huán) 境，使得所述低維材料從制備到測量輸運(yùn)性質(zhì)的過程中均處于恒定不變的真空環(huán)境中，確 保了低維材料不會(huì)造成污染，可以測得低維材料最本征的輸運(yùn)性質(zhì)。
【附圖說明】
[0007] 圖1為原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置的立體結(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)測量方法的流程圖。
[0015] 主要元件符號(hào)說明_^_ι
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置，包括： 一低維材料制備系統(tǒng)，用于制備膜狀結(jié)構(gòu)；以及 一輸運(yùn)性質(zhì)測量系統(tǒng)，用于測量所述膜狀結(jié)構(gòu)的輸運(yùn)性質(zhì)； 其特征在于，所述原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置進(jìn)一步包括一低維材料處理系統(tǒng)，用于在所 述膜狀結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置電極；所述低維材料制備系統(tǒng)、低維材料處理系統(tǒng)和輸運(yùn)性質(zhì)測量 系統(tǒng)之間通過磁力桿傳送所述膜狀結(jié)構(gòu)，且所述低維材料制備系統(tǒng)、低維材料處理系統(tǒng)、輸 運(yùn)性質(zhì)測量系統(tǒng)中均為真空環(huán)境。
2. 如權(quán)利要求1所述的原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置，其特征在于，所述低維材料處理系統(tǒng) 包括一電極蒸發(fā)源、一電極蒸鍍腔、一傳樣腔、一刻劃處理腔和一顯微鏡，所述傳樣腔分別 與電極蒸鍍腔和刻劃處理腔連接，所述電極蒸發(fā)源通過一底法蘭連接于電極蒸鍍腔的底 部，所述顯微鏡位于所述刻劃處理腔的外部。
3. 如權(quán)利要求2所述的原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置，其特征在于，一支撐臺(tái)位于所述電極 蒸鍍腔內(nèi)部，且通過至少兩個(gè)支撐桿連接于所述電極蒸鍍腔的底法蘭上，該支撐臺(tái)具有一 第一通孔，一掩模設(shè)置于該支撐臺(tái)的第一通孔上，且與所述電極蒸發(fā)源正對(duì)。
4. 如權(quán)利要求3所述的原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置，其特征在于，所述電極蒸鍍腔內(nèi)部進(jìn) 一步設(shè)置一樣品托插座、一第一限位框、一第二限位框和一磁力棒，所述樣品托插座、第一 限位框和第二限位框位于所述支撐臺(tái)上；所述樣品托插座具有相對(duì)的兩個(gè)凸棒；所述第一 限位框具有相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁，該第一限位框相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁上分別具有一第一開口；所述 第二限位框具有相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁，該第二限位框相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁上分別具有一第二開口； 所述第一限位框套設(shè)在第二限位框的外面，所述第一樣品托插座位于第二限位框的框內(nèi)， 且第一樣品托插座上的兩個(gè)凸棒穿過所述第一開口和第二開口延伸；所述磁力棒位于與第 一限位框具有第一開口的側(cè)壁相鄰的一側(cè)壁。
5. 如權(quán)利要求4所述的原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置，其特征在于，所述第二開口具有相對(duì) 的兩個(gè)與水平面垂直的側(cè)面，且所述第一開口具有一與水平面成一角度的斜面。
6. 如權(quán)利要求2所述的原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置，其特征在于，所述刻劃處理腔通過一 頂法蘭與所述傳樣腔連接，具有一刻劃針的微動(dòng)刻劃器和一樣品托插座位于該刻劃處理腔 內(nèi)部，且分別固定于所述頂法蘭上。
7. 如權(quán)利要求1所述的原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置，其特征在于，所述輸運(yùn)性質(zhì)測量系統(tǒng) 包括一測量頭和一測量腔，該測量頭包括一用于固定一樣品托的樣品臺(tái)、一探針臺(tái)和一第 一電極盤重疊設(shè)置，所述探針臺(tái)位于所述樣品臺(tái)與第一電極盤之間，所述測量腔內(nèi)部的底 部具有一第二電極盤，所述第一電極盤和第二電極盤具有 對(duì)應(yīng)的電極。
8. 如權(quán)利要求7所述的原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置，其特征在于，所述測量腔為真空環(huán)境。
9. 如權(quán)利要求1所述的原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置，其特征在于，所述探針臺(tái)包括一限位 基底、一筒狀基底和一設(shè)置有探針陣列的位移臺(tái)，所述限位基底和筒狀基底用于使所述位 移臺(tái)移動(dòng)，使得所述探針陣列移動(dòng)。
10. 如權(quán)利要求9所述的原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置，其特征在于，所述位移臺(tái)由一第一位 移體和一第二位移體組成，該第二位移體具有相對(duì)的兩端，所述第一位移體的中間與第二 位移體的一端連接，形成T型，所述第二位移體的另一端設(shè)置所述探針陣列。
【專利摘要】一種原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置，包括：一低維材料制備系統(tǒng)，用于制備膜狀結(jié)構(gòu)；以及一輸運(yùn)性質(zhì)測量系統(tǒng)，用于測量所述膜狀結(jié)構(gòu)的輸運(yùn)性質(zhì)；所述原位輸運(yùn)性質(zhì)測量裝置進(jìn)一步包括一低維材料處理系統(tǒng)，用于在所述膜狀結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置電極；所述低維材料制備系統(tǒng)、低維材料處理系統(tǒng)和輸運(yùn)性質(zhì)測量系統(tǒng)之間通過磁力桿傳送所述膜狀結(jié)構(gòu)，且所述低維材料制備系統(tǒng)、低維材料處理系統(tǒng)、輸運(yùn)性質(zhì)測量系統(tǒng)中均為真空環(huán)境。
【IPC分類】G01N27-00, G01R31-00
【公開號(hào)】CN104777193
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510172191
【發(fā)明人】薛其坤, 陳曦, 王亞愚, 胡小鵬, 趙大鵬, 鄭澄, 張定
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月13日