原位输运性质测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种原位输运性质测量装置。
【背景技术】
[0002] 低维量子物质是物理学研宄内容最丰富的领域之一。半导体异质结界面的二维电 子气、石墨烯、铜基和铁基超导体、拓扑绝缘体、氧化物界面以及过渡金属硫族化合物层状 材料等等都属于这类体系。这些体系展现了自然界中一些最神奇的量子态，涉及凝聚态物 理主要的重大科学问题，是揭示低维物理最具挑战的强电子关联问题的关键体系，它们很 有可能还是导致未来信息、清洁能源、电力和精密测量等技术重大革新甚至是革命的一类 体系，是目前全世界的研宄重点。对于这类体系的研宄，不但需要精密的实验手段，更加重 要的是，由于它们均可以从物理上提炼简化为厚度为一到几个原子层/单位原胞的准二维 体系，一般情况下无法在空气环境下直接进行研宄，所以原位的材料生长、原位的性质表征 和原位的输运测量等是测量低维材料不可或缺的技术手段。
[0003] 目前，对低维材料进行输运测试还主要停留在非原位的测量上，即将真空环境内 生长的低维材料拿出真空系统，再放入测试系统上进行测试，测试系统以Quantum Design 公司的产品为代表，能够进行精细的低温和磁场下的测量，但是非原位测量不可避免的会 对低维材料造成污染，使得测量的输运性质不是低维材料最本征的性质。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，确有必要提供一种不会对低维材料造成污染，可以测得低维材料最本 征的输运性质的原位输运性质测量装置。
[0005] -种原位输运性质测量装置，包括：一低维材料制备系统，用于制备膜状结构；以 及一输运性质测量系统，用于测量所述膜状结构的输运性质；所述原位输运性质测量装置 进一步包括一低维材料处理系统，用于在所述膜状结构的表面设置电极；所述低维材料制 备系统、低维材料处理系统和输运性质测量系统之间通过磁力杆传送所述膜状结构，且所 述低维材料制备系统、低维材料处理系统、输运性质测量系统中均为真空环境。
[0006] 与现有技术相比，本发明提供的原位输运性质测量装置通过将低维材料制备系 统、低维材料处理系统和输运性质测量系统通过磁力杆连接，且保持该整个装置为真空环 境，使得所述低维材料从制备到测量输运性质的过程中均处于恒定不变的真空环境中，确 保了低维材料不会造成污染，可以测得低维材料最本征的输运性质。
【附图说明】
[0007] 图1为原位输运性质测量装置的立体结构的结构示意图。
[0008] 图2为低维材料制备系统的剖面结构示意图。
[0009] 图3为低维材料处理系统的立体结构的结构示意图。
[0010] 图4为低维材料处理系统中电极蒸镀腔内部的立体结构分解图。
[0011] 图5为低维材料处理系统中刻划处理腔内部及显微镜的立体结构示意图。
[0012] 图6为输运性质测量系统的立体结构分解示意图。
[0013] 图7为输运性质测量系统中探针台的剖面结构示意图。
[0014] 图8为低维材料原位输运性质测量方法的流程图。
[0015] 主要元件符号说明_^_ι
【主权项】
1. 一种原位输运性质测量装置，包括： 一低维材料制备系统，用于制备膜状结构；以及 一输运性质测量系统，用于测量所述膜状结构的输运性质； 其特征在于，所述原位输运性质测量装置进一步包括一低维材料处理系统，用于在所 述膜状结构的表面设置电极；所述低维材料制备系统、低维材料处理系统和输运性质测量 系统之间通过磁力杆传送所述膜状结构，且所述低维材料制备系统、低维材料处理系统、输 运性质测量系统中均为真空环境。
2. 如权利要求1所述的原位输运性质测量装置，其特征在于，所述低维材料处理系统 包括一电极蒸发源、一电极蒸镀腔、一传样腔、一刻划处理腔和一显微镜，所述传样腔分别 与电极蒸镀腔和刻划处理腔连接，所述电极蒸发源通过一底法兰连接于电极蒸镀腔的底 部，所述显微镜位于所述刻划处理腔的外部。
3. 如权利要求2所述的原位输运性质测量装置，其特征在于，一支撑台位于所述电极 蒸镀腔内部，且通过至少两个支撑杆连接于所述电极蒸镀腔的底法兰上，该支撑台具有一 第一通孔，一掩模设置于该支撑台的第一通孔上，且与所述电极蒸发源正对。
4. 如权利要求3所述的原位输运性质测量装置，其特征在于，所述电极蒸镀腔内部进 一步设置一样品托插座、一第一限位框、一第二限位框和一磁力棒，所述样品托插座、第一 限位框和第二限位框位于所述支撑台上；所述样品托插座具有相对的两个凸棒；所述第一 限位框具有相对的两个侧壁，该第一限位框相对的两个侧壁上分别具有一第一开口；所述 第二限位框具有相对的两个侧壁，该第二限位框相对的两个侧壁上分别具有一第二开口； 所述第一限位框套设在第二限位框的外面，所述第一样品托插座位于第二限位框的框内， 且第一样品托插座上的两个凸棒穿过所述第一开口和第二开口延伸；所述磁力棒位于与第 一限位框具有第一开口的侧壁相邻的一侧壁。
5. 如权利要求4所述的原位输运性质测量装置，其特征在于，所述第二开口具有相对 的两个与水平面垂直的侧面，且所述第一开口具有一与水平面成一角度的斜面。
6. 如权利要求2所述的原位输运性质测量装置，其特征在于，所述刻划处理腔通过一 顶法兰与所述传样腔连接，具有一刻划针的微动刻划器和一样品托插座位于该刻划处理腔 内部，且分别固定于所述顶法兰上。
7. 如权利要求1所述的原位输运性质测量装置，其特征在于，所述输运性质测量系统 包括一测量头和一测量腔，该测量头包括一用于固定一样品托的样品台、一探针台和一第 一电极盘重叠设置，所述探针台位于所述样品台与第一电极盘之间，所述测量腔内部的底 部具有一第二电极盘，所述第一电极盘和第二电极盘具有 对应的电极。
8. 如权利要求7所述的原位输运性质测量装置，其特征在于，所述测量腔为真空环境。
9. 如权利要求1所述的原位输运性质测量装置，其特征在于，所述探针台包括一限位 基底、一筒状基底和一设置有探针阵列的位移台，所述限位基底和筒状基底用于使所述位 移台移动，使得所述探针阵列移动。
10. 如权利要求9所述的原位输运性质测量装置，其特征在于，所述位移台由一第一位 移体和一第二位移体组成，该第二位移体具有相对的两端，所述第一位移体的中间与第二 位移体的一端连接，形成T型，所述第二位移体的另一端设置所述探针阵列。
【专利摘要】一种原位输运性质测量装置，包括：一低维材料制备系统，用于制备膜状结构；以及一输运性质测量系统，用于测量所述膜状结构的输运性质；所述原位输运性质测量装置进一步包括一低维材料处理系统，用于在所述膜状结构的表面设置电极；所述低维材料制备系统、低维材料处理系统和输运性质测量系统之间通过磁力杆传送所述膜状结构，且所述低维材料制备系统、低维材料处理系统、输运性质测量系统中均为真空环境。
【IPC分类】G01N27-00, G01R31-00
【公开号】CN104777193
【申请号】CN201510172191
【发明人】薛其坤, 陈曦, 王亚愚, 胡小鹏, 赵大鹏, 郑澄, 张定
【申请人】清华大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月13日