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将单层或几层的二维(2D)材料单独或者组装制范德华(vdW)异质结构,为基于2D材料的新器件及新功能的设计和制造打开了大门,所制备的器件具有原子精度及前所未有的灵活性。制造这些结构的核心问题是在各个二维材料之间形成干净的界面,这会影响器件的性能。因此我们设计并搭建了低维材料定点转移系统,该转移系统由共聚焦显微成像系统,多维度样品台,真空吸附和加热系统等组成。转移系统广泛应用于电池,半导体及其他低维器件的制备。

性能指标

CCD照相机

500万像素分辨率

单桶显微镜

70460倍连续变倍,可以粗调和细调,白光LED明场照射。

显微镜支架

XY方向行程10mm

样品台

XY方向精度2μm,样品台可以加热到150°C

六轴夹片台

载玻片XY两轴可倾斜 <2°XY方向平行行程10mm,精度2μmZ方向行程10mm,精度2μm

对准样品台

32mm直径(可根据需求定制)

备注

1、样品表面和掩膜板表面要保持清洁,防止灰尘沾染,推荐在无尘室使用。

2、为避免振动,真空泵建议放置在尽量远离对准及转移系统的位置。

3、为保证转移效果,PDMS需要尽可能平整。

4、定期检查真空吸附口位置,务必保持清洁。

5、光学平台底座可根据实际需求定制加工。

使用说明

1 准备工作。提前准备好转移过程中需要用到的工具和相关耗材。例如镊子,剪刀,刀片,载玻片和PDMSPVA等以及待转移的目标衬底。

2 载玻片支架移到最左边,将剥离好的材料(衬底)放在转移平台的样品托上,打开真空泵按钮,吸住衬底,并用显微镜找到目标材料。

3 PDMSPVA依次帖在载玻片上,载玻片固定在支架上,往右移动支架,直到PVA膜在二维材料的正上方,利用显微镜将PVA膜对准待转移的目标二维材料,然后降下支架直至PVA膜紧紧的贴在二维材料上。

4 打开样品托加热按钮,待温度上升至50°C以上,再缓慢上升载玻片支架,此时可以看到PVA膜留在衬底表面,将载玻片上升到足够高度后,移动至最左边。

5 关闭样品托加热开关,关闭真空吸附开关,取下黏附有PVA膜的衬底。(待衬底和样品托冷却至室温左右,可利用冰袋加速样品托降温,再进行下一步)

6 将需要转移二维材料的目标衬底放在样品托上,打开真空吸附开关,在显微镜下找到目标位置。

7 用尖头镊子取下第3步衬底上的PVA膜,此时二维材料黏附在PVA膜上(注意PVA膜的正反面),将PVA膜贴在载玻片的PDMS上,有二维材料的一面朝下。往右移动支架直到PVA膜在目标衬底的目标位置正上方。

8 通过显微镜倍率调节,载玻片支架位置和样品托位置调节,使二维材料精确的对准在目标位置上方然后缓慢下降载玻片,直到二维材准确并且紧紧的贴在目标位置上,打开样品托加热开关。

9 待样品托温度上升至50°C以上,缓慢上升载玻片支架,可以看到PVA膜留在了目标衬底上。将载玻片上升到足够高度后,移动支架至最左边。关闭样品托加热按钮,关闭真空吸附按钮,取下已转移好二维材料的衬底。

10、转移完毕。

11、通过去离子水或者其他合适的溶剂溶解PVA膜,通过退火等方法,去除转移过程中引入的有机杂质等,以净化材料表面、异质界面等。

12、真空吸附住掩膜板,通过对准及转移系统对已经转移好的样品和掩膜板进行对准和固定,完成对准之后,关掉真空泵,从对准平台上取下样品台,放入真空镀膜机或者磁控溅射设备中进行电极制备。


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