多步化学气相沉积衬底样品隔离装置

本发明涉及化学气相沉积，尤其涉及一种多步化学气相沉积衬底样品隔离装置。

背景技术：

1、过渡金属硫族化合物(tmds)二维异质结在低功耗、高性能和柔性电光器件中具有巨大的应用潜力；虽然可以通过范德瓦尔斯堆叠不同的二维材料堆叠垂直异质结，但制备具有多个结的高质量面内异质结(超晶格)仍是一个挑战。

2、化学气相沉积(cvd)是一种常用的制备二维材料和异质结的方法，利用高温使石英管内的反应源分解并在衬底上发生反应，形成薄膜材料，具有生长速度快、均匀性好、可控性强等优点。

3、利用cvd系统制备tmds面内异质结(超晶格)的方法分大体为两类：一步法和多步法。一步cvd法关键于材料在生长条件上必须具有明显差异，利于这一差异通过调控生长条件，达到在不取出样品的前提下生长出二维面内异质结的目的。然而，这个方法的不足在于必须有某种条件作为面内异质结生长的“开关”，否则一步生长无法达成，而且一步cvd法生长的异质结的界面处不够锐利，存在明显的合金化。多步cvd法进行多结面内异质结的合成时需要多次更换反应源或石英管，优点是设计好生长顺序后不受生长条件的限制，可设计的异质结材料更加丰富且界面锐利。但是，这种方法的局限性在于更换反应源和石英管过程中，会使已生长的样品表面和边缘暴露在大气环境中，吸附空气中的水、氧等成分，损害周期性结构的均匀性而造成钝化，从而降低后续反应的外延生长成功率。

技术实现思路

1、本发明为解决上述问题，提供一种适用于制备平面内超晶格的多步cvd反应的样品隔离装置，该装置可以在不取出样品的前提下，将带有样品的衬底在管式炉与隔离腔之间进行传输，通过对隔离腔进行真空或惰性气体保护，避免已生长样品受到污染和钝化，提高后续反应的外延生长成功率。

2、本发明提供一种多步化学气相沉积衬底样品隔离装置，所述多步化学气相沉积衬底样品隔离装置包括管式炉、真空组件、板阀、隔离腔和传样杆；所述管式炉用于提供多步化学气相沉积反应的温度和气氛，所述管式炉的内部设有可加热的石英管；所述真空组件设于所述石英管与所述板阀之间，所述真空组件用于连接所述石英管、尾气排气口以及所述隔离腔；所述尾气排气口位于所述石英管与所述隔离腔之间；所述板阀设于所述真空组件与所述隔离腔之间，用于连接所述石英管与所述隔离腔；所述传样杆用于将衬底样品在所述管式炉与所述隔离腔之间进行传输。

3、优选的，所述传样杆包括第一端和第二端，所述第一端位于所述管式炉的内部，所述第二端位于所述管式炉的外部；所述第一端上设有夹具，通过所述第二端控制所述夹具的开合。

4、优选的，所述真空组件为真空法兰，所述真空法兰上设有圆孔，使得所述传样杆可以倾斜角度移动，从而调整所述夹具的位置。

5、优选的，所述多步化学气相沉积衬底样品隔离装置还包括用于放置所述衬底样品的容器，所述容器置于所述石英管中，所述容器为石英舟或者陶瓷舟。

6、优选的，所述夹具与所述容器相连，通过所述夹具带动所述容器的移动，从而带动所述衬底样品的移动。

7、优选的，所述隔离腔的材质为不锈钢材质或石英材质。

8、优选的，所述板阀为手动板阀、气动板阀或者电动板阀。

9、优选的，所述多步化学气相沉积衬底样品隔离装置还包括气密密封装置。

10、优选的，所述气密密封装置设于所述隔离腔与所述传样杆相连一侧，所述气密密封装置为cf法兰。

11、与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

12、本发明的适用于制备平面内超晶格的多步cvd反应的样品隔离装置，可以在不取出样品的前提下，将带有样品的衬底在管式炉与隔离腔之间进行传输，通过对隔离腔进行真空或惰性气体保护，避免已生长样品受到污染和钝化，提高后续反应的外延生长成功率。

技术特征：

1.一种多步化学气相沉积衬底样品隔离装置，其特征在于，所述多步化学气相沉积衬底样品隔离装置包括管式炉、真空组件、板阀、隔离腔和传样杆；

2.根据权利要求1所述的多步化学气相沉积衬底样品隔离装置，其特征在于，所述传样杆包括第一端和第二端，所述第一端位于所述管式炉的内部，所述第二端位于所述管式炉的外部；所述第一端上设有夹具，通过所述第二端控制所述夹具的开合。

3.根据权利要求2所述的多步化学气相沉积衬底样品隔离装置，其特征在于，所述真空组件为真空法兰，所述真空法兰上设有圆孔，使得所述传样杆可以倾斜角度移动，从而调整所述夹具的位置。

4.根据权利要求2所述的多步化学气相沉积衬底样品隔离装置，其特征在于，所述多步化学气相沉积衬底样品隔离装置还包括用于放置所述衬底样品的容器，所述容器置于所述石英管中，所述容器为石英舟或者陶瓷舟。

5.根据权利要求4所述的多步化学气相沉积衬底样品隔离装置，其特征在于，所述夹具与所述容器相连，通过所述夹具带动所述容器的移动，从而带动所述衬底样品的移动。

6.根据权利要求1所述的多步化学气相沉积衬底样品隔离装置，其特征在于，所述隔离腔的材质为不锈钢材质或石英材质。

7.根据权利要求1所述的多步化学气相沉积衬底样品隔离装置，其特征在于，所述板阀为手动板阀、气动板阀或者电动板阀。

8.根据权利要求1所述的多步化学气相沉积衬底样品隔离装置，其特征在于，所述多步化学气相沉积衬底样品隔离装置还包括气密密封装置。

9.根据权利要求8所述的多步化学气相沉积衬底样品隔离装置，其特征在于，所述气密密封装置设于所述隔离腔与所述传样杆相连一侧，所述气密密封装置为cf法兰。

技术总结
本发明涉及气相沉积技术领域，尤其涉及一种多步化学气相沉积衬底样品隔离装置；本发明的多步化学气相沉积衬底样品隔离装置包括管式炉、真空组件、板阀、隔离腔和传样杆；管式炉用于提供多步化学气相沉积反应的温度和气氛，内部设有可加热的石英管；真空组件用于连接石英管、尾气排气口以及隔离腔；尾气排气口位于石英管与隔离腔之间；板阀设于真空组件与隔离腔之间，用于连接石英管与隔离腔；传样杆用于将衬底样品在管式炉与隔离腔之间进行传输；该装置可在不取出样品的前提下，将带有样品的衬底在管式炉与隔离腔之间进行传输，通过对隔离腔进行真空或惰性气体保护，避免已生长样品受到污染和钝化，提高后续反应的外延生长成功率。

技术研发人员：申德振,邓祺鑫,景鹏涛,詹达,闫家旭,鲍洋,徐辑廉,徐海,刘雷
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12