[发明专利]集紫外光化学与化学气相干法表面处理的真空设备

权利要求书

1.一种集紫外光化学与化学气相干法表面处理的真空设备，其特征在于，主要由真空腔室、紫外光源系统、真空泵系统和真空控制系统组成，其中，所述紫外光源系统包括相连接的紫外灯控制电源和紫外灯管，所述真空腔室包括外腔室和内腔室，所述外腔室内安装有所述紫外灯管，所述内腔室内设置有所述样品台、加热装置和水冷装置，所述内腔室还设置有气体输入端口、气体输出端口，所述气体输入端口连接有氧气存储装置、氮气存储装置、氩气存储装置、氢气存储装置，能够实现化学气相表面处理，所述紫外灯管发射的光通过所述内腔室的石英窗口，照射到所述样品台上，所述内腔室充有一定压强的氧气，该氧气经过紫外光照射后生成臭氧和氧原子，对所述样品台上的样品表面进行干法清洗；所述真空泵系统和真空控制系统用于产生并控制真空腔室内的真空度。

2.根据权利要求1所述的集紫外光化学与化学气相干法表面处理的真空设备，其特征在于，所述紫外灯管功率为100W，发射波长主要为184.9nm和253.7nm的紫外光。

3.根据权利要求2所述的集紫外光化学与化学气相干法表面处理的真空设备，其特征在于，所述内腔室上部主要由石英材料制成，下部主要为不锈钢材料制成，所述内腔室顶部具有在波长184.9nm和253.7nm处高透过率的石英窗口，所述石英窗口的尺寸不小于所述内腔室的内部孔径，以有效避免内腔室氧气在紫外光照射下光化学反应暗区的产生，所述气体输入端口、气体输出端口设置在所述内腔室下部不锈钢部分。

4.根据权利要求1所述的集紫外光化学与化学气相干法表面处理的真空设备，其特征在于，所述样品台由石英材料制作，其高度通过控制杆在一定范围内可调节，以实现和有效控制紫外光化学表面处理，所述控制杆由两部分组成，即与所述样品台连接且位于所述内腔室内的石英杆以及与所述石英杆相连通往真空腔室外部的不锈钢杆。

5.根据权利要求1所述的集紫外光化学与化学气相干法表面处理的真空设备，其特征在于，所述真空泵系统由两级组成泵，即机械泵和分子泵。

6.根据权利要求1所述的集紫外光化学与化学气相干法表面处理的真空设备，其特征在于，所述真空控制系统主要包括：气体流量计、真空计、温度控制系统和水冷系统。

7.一种集紫外光化学与化学气相干法表面处理的真空设备的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1）：依次打开真空设备主电源、真空控制系统的真空计和氮气阀门，真空腔室内的气压超过1 atm后关闭氮气阀门，依次打开真空腔室的外腔室和内腔室；

步骤2）：将样品置于内腔室的石英样品台上，依次关闭内腔室盖、外腔室盖；

步骤3）：依次开启内腔室水冷系统和真空泵系统的机械泵电源，当真空度高于1 Pa后，开启真空泵系统的分子泵；

步骤4）：内腔室本底真空度达到2*10^-4Pa后，关闭分子泵和内腔室气体输出阀门，打开真空控制系统的氧气气体流量计；内腔室达到1 atm压强后，关闭气体输入阀门，开启紫外灯管主电源，设置光照时间，启动紫外光源的电源系统的控制开关；

步骤5）：紫外灯管照射结束后，关闭紫外灯管主电源，打开内腔室气体输出阀门，待真空度达到1Pa后开启分子泵，再等待真空度达到2*10^-4Pa后，依次关闭分子泵和机械泵；

步骤6）：打开Ar气体流量计和H₂气体流量计，Ar和H₂气体流量分别为200sccm和100 sccm；待压强达到一个大气压后，开启内腔室加热装置，控制温度在30min内升至310摄氏度，并在此条件下保温两个小时后降温，控制降温速度为一个小时降温至80摄氏度；

步骤7）：开启机械泵，待真空度达到1 Pa后关闭机械泵；

步骤8）：打开氮气输入阀门，真空腔室内气压大于1 atm后依次打开外腔室和内腔室，取出样品；

步骤9）：依次打开机械泵和分子泵，保持腔室真空状态；

步骤10）：关闭真空腔室阀门，然后再依次关闭分子泵电源、机械泵电源、气压计、温度计、水冷系统和真空设备主电源。

8.根据权利要求7所述的集紫外光化学与化学气相干法表面处理的真空设备的使用方法，其特征在于，所述样品为机械剥离的石墨烯或石墨烯电子元件。