[发明专利]一种温度控制鼓泡剥离蓝宝石衬底生长的二维材料的装置

说明书

本发明公开了一种温度控制鼓泡剥离蓝宝石衬底生长的二维材料的装置，包括恒温水浴仪、自动控制样品剥离器及检测显示仪；本发明通过自动控制样品剥离器的综合控制柜操控夹样、夹杯操作臂的移动，通过恒温水浴仪对NH₄OH、H₂O₂的水溶液进行加热，产生气泡，进而从蓝宝石衬底上完整剥离二维材料‑PMMA膜；本发明检测显示仪对二维材料‑PMMA膜脱离衬底的过程实施检测显示，确保在剥离过程中二维材料‑PMMA膜的完整性。本发明可实现自动剥离二维材料的功能，具有操作简单、经济、效率高、有较好的扩展性等优点。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备及表征技术领域，尤其是蓝宝石衬底上气相沉积生长的二维材料的转移装置即一种温度控制鼓泡剥离蓝宝石衬底生长的二维材料的装置。

背景技术

在二维材料研究及其应用需求中，蓝宝石常作为大规模制备二维材料的衬底选择。但与传统的二氧化硅衬底相比，转移生长于具有化学惰性的蓝宝石衬底上的二维材料非常困难。原因在于蓝宝石衬底与二维材料之间的结合力强于范德华力，且蓝宝石衬底具有较强的抗碱刻蚀性，使用传统的氢氧化钾溶液刻蚀剂不能将PMMA/样品结合物与蓝宝石衬底分离。另外，与铜衬底等金属衬底相比，蓝宝石衬底是绝缘衬底，所以不能采用需要导电衬底充当阴极的电化学剥离转移法来转移二维材料。目前研究最彻底、使用最广泛的二维材料的转移方法是PMMA辅助转移。然而该法仍有不足之处，如何完整地剥离带有二维材料的PMMA膜，并且不产生裂纹、褶皱以及孔洞一直是研究者关注的焦点。

近年来，基于二维材料转移方法的技术层出不穷。如“一种干法制备二维材料的TEM样品的方法”（ZL 201710054114.8），这种方法采用胶带反复粘和手工剥离二维材料，再转移至PDMS凝胶片。然而当二维材料与衬底结合力强于范德华力时，特别是通过气相沉积生长在衬底上的样品，该种方法难以从衬底上转移样品，更无从保证样品的完整性。此外，同类转移的专利申请“一种用于二维材料反复转移的贴膜及制备、使用方法”（申请号201811202904.7）、“采用液相界面层洁净、无损转移大面积二维材料的方法”（申请号201711167326.3）也相继出现。然而这些新方法，对于耐高温、电绝缘性好蓝宝石衬底并不完全适用，且工艺条件存在不确定性，影响转移成品的质量及品质的稳定性。所以，现有技术并不能很好的解决蓝宝石衬底上二维材料的转移。因此，一种可以从蓝宝石衬底上完整剥离并转移二维材料的PMMA辅助转移法和基于该法研发的装置是迫切需要的。

发明内容

本发明的目的是针对目前蓝宝石衬底上二维材料样品转移技术的不足而提供的一种温度控制鼓泡剥离蓝宝石衬底生长的二维材料的装置，该方法效率好、操作简单、可高效、大面积地转移蓝宝石衬底上的二维材料。

实现本发明的具体技术方案是：

一种温度控制鼓泡剥离蓝宝石衬底生长的二维材料的装置，特点是该装置包括恒温水浴仪、自动控制样品剥离器及检测显示仪；

所述恒温水浴仪由恒温水浴锅、数显控温表盘及减震台构成，所述恒温水浴锅设有数个，各恒温水浴锅温度不同；数显控温表盘设有温度显示屏及温度调整操作键；数个恒温水浴锅彼此相连置于减震台上；

所述自动控制样品剥离器由夹样操作臂、夹杯操作臂、滑轨及综合控制柜构成；所述夹样操作臂、夹杯操作臂设于滑轨上，与综合控制柜电连接；滑轨与恒温水浴仪相连；其中，夹样操作臂设有自由移动第一伸缩臂，自由移动第一伸缩臂上设有样品载物台及电动夹块，电动夹块与接触样品的一面贴有压力传感器；夹杯操作臂设有自由移动第二伸缩臂，且自由移动第二伸缩臂末端设有两个U型杯夹，U型杯夹的前端设有橡胶软垫；

所述检测显示仪由数码显微镜及显示屏构成；所述数码显微镜为两件，分别设于样品载物台的正上方和侧方；数码显微镜及显示屏与自动控制样品剥离器的综合控制柜连接；所述的显示屏置于减震台上。