[發明專利]用于確定臨近催化化學氣相沉積中催化劑的熱形變的裝置和方法

有效

• 申請號: 201711295337.X
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108048815B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 郭國平;楊暉;李海歐;曹剛;郭光燦
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26;C23C16/30;C23C16/448;C23C16/52
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳勝周

本申請提供用于確定臨近催化化學氣相沉積中催化劑的熱變形的裝置及方法，所述裝置包括：在豎直方向上設置的上下加熱器；用于控制它們升降的電機；設置在下加熱器表面上的用于安放基底的樣品臺；在樣品臺和上加熱器之間的水平導軌；在水平導軌上的用于安放催化劑的載板，所述載板和樣品臺之間是用于臨近催化化學氣相沉積的反應區；設置在樣品臺與載板之間的光柵尺；用于檢測催化劑是否與基底接觸的短路檢測裝置和用于控制樣品臺升降的控制裝置，其中上下加熱器用于對反應區提供適合二維材料生長的溫度。通過利用本發明的裝置和方法，可以確定和判斷催化劑在不同溫度下隨時間的熱形變量，解決催化劑在高溫下的形變對生長所導致的問題。

技術領域

本發明涉及納米材料沉積技術領域，尤其涉及用于確定或判斷臨近催化化學氣相沉積中催化劑的熱形變的裝置和方法。

背景技術

目前通常利用化學氣相沉積(CVD)技術大面積生長二維材料，已經從實驗室階段開始走入工業化生產階段?？梢哉f該技術的發展和進步是二維材料得以推廣和應用的基石。

普通的CVD技術對于在有催化性的基底上生長二維材料還是能夠勝任的，但是如果要在無催化性的基底上生長依賴催化劑的二維材料如石墨烯等，則很難獲得質量好的石墨烯膜，所以普通的CVD技術是不能滿足這樣的無催化功能的基底的要求，因而需要在基底臨近的地方引入催化劑對二維材料前驅體進行催化，得到二維材料的活性物質擴散到基底材料上成核、生長，由此需要利用臨近催化化學氣相沉積技術，即在基底臨近的地方引入催化劑對二維材料前驅體進行催化，得到活性物質擴散到基底或已有材料層上成核、生長，在本文中將這種方法稱為臨近催化化學氣相沉積。然而，在生長溫度下，催化劑會因為熱效應而變形如膨脹、軟化，其熱變形量可以達到微米量級，而在臨近催化化學氣相沉積中，催化劑和基底之間的距離本身也在微米量級，如果催化劑和基底接觸到，基底會被污染，沉積的材料也將受到破壞，所以如何確定或判斷催化劑和基底的距離成了充分實現臨近催化化學氣相沉積的關鍵問題。

發明內容

鑒于此，本發明的目的是提供用于確定或判斷臨近催化化學氣相沉積中催化劑的熱變形的裝置和方法。

在一方面，本發明提供用于確定臨近催化化學氣相沉積中催化劑的熱變形的裝置，所述裝置包括：

設置在豎直方向上的彼此相對的上加熱器和下加熱器；

電連接至所述上加熱器和下加熱器的用于控制它們在所述豎直方向上升降的電機；

設置在所述下加熱器表面上的樣品臺，其用于安放在所述臨近催化化學氣相沉積期間生長二維材料的基底；

設置在所述樣品臺和所述上加熱器之間的水平導軌；

設置在所述水平導軌上并且具有一個或多個用于安放催化劑的穿孔的載板，所述載板和所述樣品臺之間為用于臨近催化化學氣相沉積的反應區；

設置在所述樣品臺與所述載板之間的用于測量基底與催化劑之間的距離的光柵尺；

設置在所述樣品臺與所述載板之間的用于檢測所述載板上的催化劑是否與所述樣品臺上的基底發生接觸的短路檢測裝置；和

電連接至所述短路檢測裝置和所述電機的控制裝置，

其中所述上加熱器和所述下加熱器用于對所述反應區提供適合所述二維材料生長的溫度。

優選地，所述載板的穿孔為用于安放圓帽形催化劑的圓形孔。

優選地，所述裝置還包括設置在所述豎直方向上的用于限定所述上加熱器在升降過程中的位置的光電二極管。

優選地，所述裝置還包括用于控制所述水平導軌在水平方向上運動的傳動裝置。

優選地，所述短路檢測裝置是萬用表或電流表；所述控制裝置是計算機。