[發(fā)明專利]一種基于二次諧波原位監(jiān)測(cè)的扭曲異質(zhì)結(jié)的制備裝置及其方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911334666.X
• 申請(qǐng)日: 2019-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN110957212A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雎長城;蔣尚池
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京邁塔光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/268
• 分類號(hào): H01L21/268;H01L21/428
• 代理公司: 南京中盟科創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32279
• 代理人: 唐紹焜

本發(fā)明公開了一種基于二次諧波原位監(jiān)測(cè)的扭曲異質(zhì)結(jié)的制備裝置及其方法，實(shí)現(xiàn)全光學(xué)、非破壞性的、原位監(jiān)測(cè)二維材料晶體的晶格取向，并可分別對(duì)目標(biāo)樣品和待轉(zhuǎn)移樣品進(jìn)行進(jìn)行角度標(biāo)定。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)任意角度扭曲異質(zhì)結(jié)的制備，從而能夠極大的拓展扭曲器件的設(shè)計(jì)和制造能力，探索更多新奇物理特性和實(shí)現(xiàn)器件的的規(guī)模化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型電子器件制備領(lǐng)域，特別涉及一種利用二維材料二次諧波型號(hào)實(shí)現(xiàn)全光學(xué)、非破壞性的、原位監(jiān)測(cè)二維材料晶體的晶格取向，并可分別對(duì)目標(biāo)樣品和待轉(zhuǎn)移樣品進(jìn)行進(jìn)行角度標(biāo)定。

背景技術(shù)

扭曲二維異質(zhì)結(jié)，是指將二維材料或低維材料垂直堆疊在一起，而且層與層之間的晶格取向有一定夾角，例如雙層扭曲石墨烯、MX2/MoS2等。這種扭曲二維異質(zhì)結(jié)通過層間的范德華相互作用力及晶格相互作用，會(huì)對(duì)原有的本征材料的能帶結(jié)構(gòu)及關(guān)聯(lián)強(qiáng)度產(chǎn)生極大影響，展現(xiàn)出超導(dǎo)、莫特絕緣、宏觀磁性、量子霍爾效應(yīng)等多種新奇的材料特性，并且這些特性可以通過扭曲角度進(jìn)行調(diào)制，從而具有廣泛的研究空間和應(yīng)用前景。但這種扭曲二維異質(zhì)結(jié)的制備，依然比較困難，且精度比較低，僅能夠通過材料的宏觀光學(xué)外形去判斷晶格取向角度，難以識(shí)別材料的實(shí)際晶軸位置，并且對(duì)于材料尺寸有極大的限制【文獻(xiàn)1】。常見的晶軸判斷方式有透射電鏡法和二次諧波光學(xué)法，其中透射電鏡法的電子束波長比可見光和紫外光短得多，而且能量很高，能夠輕松得到樣品的晶格排布、厚度和密度等信息，從而解析出整個(gè)樣品晶體信息，但這種方法會(huì)對(duì)樣品產(chǎn)生極大地破壞性，且制樣麻煩、設(shè)備造價(jià)昂貴，需要專門的操作人員進(jìn)行操作，無法同扭曲二維異質(zhì)結(jié)的制備過程兼容。對(duì)于非中心對(duì)稱的材料，當(dāng)入射光照射到材料上時(shí)，在二階非線性極化效應(yīng)作用下，產(chǎn)生頻率為二倍入射光頻率的光信號(hào)輸出，即所謂二維諧波非線性光學(xué)效應(yīng)。而對(duì)于二維材料體系，二次諧波效應(yīng)與材料的晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性直接相關(guān)，其強(qiáng)度對(duì)材料的晶格對(duì)稱性等非常敏感，通過探測(cè)二次諧波的強(qiáng)度隨角度變化的分布圖，就能解析出對(duì)應(yīng)晶體結(jié)構(gòu)，具有無損、簡單快捷、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)雜環(huán)境中的材料進(jìn)行非接觸測(cè)量，且能夠分析局域的應(yīng)變情況。但該方法目前通常用在樣品測(cè)試分析階段，并沒有同樣品制備過程有機(jī)結(jié)合，并且測(cè)試樣品臺(tái)設(shè)計(jì)較簡單，無法滿足多軸精密移動(dòng)的要求【文獻(xiàn)2】。

其中，文獻(xiàn)1：扭轉(zhuǎn)雙層石墨烯物理性質(zhì)、制備方法及其應(yīng)用的研究進(jìn)展，ActaPhysicaSinica, 67, 246802 (2018)；

文獻(xiàn)2：一維/二維半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的二次諧波和雙光子吸收特性研究，劉為為，華中科技大學(xué)博士論文，2017年。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明針對(duì)上述不足，提出了一種基于二次諧波原位監(jiān)測(cè)的扭曲異質(zhì)結(jié)的制備裝置及其方法，實(shí)現(xiàn)全光學(xué)、非破壞性的、原位監(jiān)測(cè)二維材料晶體的晶格取向，并可分別對(duì)目標(biāo)樣品和待轉(zhuǎn)移樣品進(jìn)行進(jìn)行角度標(biāo)定，能夠?qū)崿F(xiàn)任意角度扭曲二維異質(zhì)結(jié)的制備，從而能夠極大的拓展扭曲器件的設(shè)計(jì)和制造能力，探索更多新奇物理特性和實(shí)現(xiàn)器件的的規(guī)模化生產(chǎn)。

技術(shù)方案：

一種基于二次諧波原位監(jiān)測(cè)的扭曲異質(zhì)結(jié)的制備裝置，包括：

目標(biāo)樣品臺(tái)（1），用于放目標(biāo)樣品的襯底，并根據(jù)扭曲角度需要轉(zhuǎn)動(dòng)目標(biāo)樣品；

轉(zhuǎn)移樣品臺(tái)（2），用于將轉(zhuǎn)移樣品轉(zhuǎn)移至目標(biāo)樣品臺(tái)（1）的目標(biāo)樣品上方，并將轉(zhuǎn)移樣品貼合在目標(biāo)樣品上；

二次諧波信號(hào)激發(fā)光路，用于不同偏振方向的入射激光信號(hào)入射至目標(biāo)樣品或轉(zhuǎn)移樣品上，激發(fā)出相應(yīng)的二次諧波信號(hào)；

二次諧波信號(hào)收集光路，用于收集入射激光信號(hào)激發(fā)的二次諧波信號(hào)，并傳輸至二次諧波信號(hào)探測(cè)器；

二次諧波信號(hào)探測(cè)器（8），用于對(duì)二次諧波信號(hào)收集光路收集的二次諧波信號(hào)進(jìn)行探測(cè)得到相應(yīng)偏振方向的入射激光信號(hào)的二次諧波信號(hào)強(qiáng)度。