[发明专利]用于确定临近催化化学气相沉积中催化剂的热形变的装置和方法

说明书

本申请提供用于确定临近催化化学气相沉积中催化剂的热变形的装置及方法，所述装置包括：在竖直方向上设置的上下加热器；用于控制它们升降的电机；设置在下加热器表面上的用于安放基底的样品台；在样品台和上加热器之间的水平导轨；在水平导轨上的用于安放催化剂的载板，所述载板和样品台之间是用于临近催化化学气相沉积的反应区；设置在样品台与载板之间的光栅尺；用于检测催化剂是否与基底接触的短路检测装置和用于控制样品台升降的控制装置，其中上下加热器用于对反应区提供适合二维材料生长的温度。通过利用本发明的装置和方法，可以确定和判断催化剂在不同温度下随时间的热形变量，解决催化剂在高温下的形变对生长所导致的问题。

技术领域

本发明涉及纳米材料沉积技术领域，尤其涉及用于确定或判断临近催化化学气相沉积中催化剂的热形变的装置和方法。

背景技术

目前通常利用化学气相沉积(CVD)技术大面积生长二维材料，已经从实验室阶段开始走入工业化生产阶段。可以说该技术的发展和进步是二维材料得以推广和应用的基石。

普通的CVD技术对于在有催化性的基底上生长二维材料还是能够胜任的，但是如果要在无催化性的基底上生长依赖催化剂的二维材料如石墨烯等，则很难获得质量好的石墨烯膜，所以普通的CVD技术是不能满足这样的无催化功能的基底的要求，因而需要在基底临近的地方引入催化剂对二维材料前驱体进行催化，得到二维材料的活性物质扩散到基底材料上成核、生长，由此需要利用临近催化化学气相沉积技术，即在基底临近的地方引入催化剂对二维材料前驱体进行催化，得到活性物质扩散到基底或已有材料层上成核、生长，在本文中将这种方法称为临近催化化学气相沉积。然而，在生长温度下，催化剂会因为热效应而变形如膨胀、软化，其热变形量可以达到微米量级，而在临近催化化学气相沉积中，催化剂和基底之间的距离本身也在微米量级，如果催化剂和基底接触到，基底会被污染，沉积的材料也将受到破坏，所以如何确定或判断催化剂和基底的距离成了充分实现临近催化化学气相沉积的关键问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供用于确定或判断临近催化化学气相沉积中催化剂的热变形的装置和方法。

在一方面，本发明提供用于确定临近催化化学气相沉积中催化剂的热变形的装置，所述装置包括：

设置在竖直方向上的彼此相对的上加热器和下加热器；

电连接至所述上加热器和下加热器的用于控制它们在所述竖直方向上升降的电机；

设置在所述下加热器表面上的样品台，其用于安放在所述临近催化化学气相沉积期间生长二维材料的基底；

设置在所述样品台和所述上加热器之间的水平导轨；

设置在所述水平导轨上并且具有一个或多个用于安放催化剂的穿孔的载板，所述载板和所述样品台之间为用于临近催化化学气相沉积的反应区；

设置在所述样品台与所述载板之间的用于测量基底与催化剂之间的距离的光栅尺；

设置在所述样品台与所述载板之间的用于检测所述载板上的催化剂是否与所述样品台上的基底发生接触的短路检测装置；和

电连接至所述短路检测装置和所述电机的控制装置，

其中所述上加热器和所述下加热器用于对所述反应区提供适合所述二维材料生长的温度。

优选地，所述载板的穿孔为用于安放圆帽形催化剂的圆形孔。

优选地，所述装置还包括设置在所述竖直方向上的用于限定所述上加热器在升降过程中的位置的光电二极管。

优选地，所述装置还包括用于控制所述水平导轨在水平方向上运动的传动装置。

优选地，所述短路检测装置是万用表或电流表；所述控制装置是计算机。