本公開涉及二維材料，尤其涉及一種二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置及其調(diào)控方法、測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、二維材料通常是指在一個維度上只有納米級厚度，在另外兩個維度上具有宏觀尺度的材料。它們的原子層厚度極薄，導(dǎo)致其在電學(xué)、光學(xué)以及力學(xué)等方面表現(xiàn)出許多特殊性質(zhì)，是制備新型量子器件的關(guān)鍵要素。
2、二維材料具有獨特的柔韌性，當(dāng)材料拉伸或壓縮時，其各個原子之間的距離會發(fā)生變化，并且此距離會影響材料的物理特性，因此可通過應(yīng)力對其物理性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控。近年來，應(yīng)力調(diào)控二維材料這一領(lǐng)域已受到越來越廣泛的關(guān)注。目前，二維材料的應(yīng)變調(diào)控方法主要分為以圖案化襯底為代表的非均勻應(yīng)變調(diào)控和以柔性襯底拉伸為代表的均勻應(yīng)變調(diào)控兩大類。
3、然而，現(xiàn)有技術(shù)中缺乏一種能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)變參數(shù)大范圍調(diào)控的裝置，這一技術(shù)局限性嚴(yán)重制約了對二維材料在不同應(yīng)力狀態(tài)下物理特性的深入探索。因此，目前需要一種可以大范圍調(diào)節(jié)二維材料應(yīng)變狀態(tài)的裝置。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本公開提供了一種二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置及其調(diào)控方法、測試系統(tǒng)，能夠?qū)ΧS材料實現(xiàn)大范圍的應(yīng)力調(diào)控。
2、本公開第一方面提供了一種二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置，包括：
3、安裝框架，具有第一槽和第二槽，第一槽和第二槽沿第一方向間隔設(shè)置，以在第一槽和第二槽之間形成彈性部，安裝框架頂部沿第一方向位于第一槽兩側(cè)的區(qū)域被構(gòu)造成承載二維材料，且與二維材料沿第一方向的兩端固定；和
4、驅(qū)動部件，設(shè)置于安裝框架，被配置為驅(qū)動彈性部沿第一方向變形，以帶動二維材料位于彈性部上的部分移動從而產(chǎn)生應(yīng)變。
5、在一些實施例中，二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置還包括：
6、承載層，具有第一縫隙，第一縫隙與第一槽延伸方向一致且對正，承載層布置在安裝框架頂部且用于承載二維材料，承載層位于第一縫隙一側(cè)的部分位于彈性部上；和
7、兩個固定件，被配置為分別將二維材料的兩端固定于承載層位于第一縫隙兩側(cè)的部分。
8、在一些實施例中，二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置還包括：
9、犧牲層，可移除地設(shè)置于二維材料的上表面，且沿第一方向位于兩個固定件之間。
10、在一些實施例中，承載層采用單晶材料。
11、在一些實施例中，驅(qū)動部件包括壓電陶瓷，壓電陶瓷固定于安裝框架，被配置為通過施加電壓驅(qū)動彈性部變形。
12、在一些實施例中，安裝框架的頂部均位于同一平面內(nèi)。
13、在一些實施例中，彈性部在沿垂直于第一方向的第二方向靠近兩端的區(qū)域分別設(shè)有第三槽，彈性部包括：
14、第一壁，形成于第一槽與兩個第三槽之間；
15、第二壁，形成于第二槽與兩個第三槽之間；和
16、承載層，形成于兩個第三槽之間，承載層沿第一方向連接于第一壁和第二壁之間。
17、在一些實施例中，第一槽、第二槽和第三槽中的至少一個沿第三方向貫通，第三方向垂直于第一方向和第二方向。
18、在一些實施例中，安裝框架的周向橫截面形成呈圓的一部分，第一槽沿第二方向的兩個端壁、第二槽遠(yuǎn)離彈性部的壁、以及兩個第三槽相互遠(yuǎn)離的側(cè)壁位于同一圓周上，且圓弧的中心位于安裝框架的軸線上。
19、在一些實施例中，第一槽沿第一方向位于安裝框架的中間區(qū)域，且沿垂直于第一方向的第二方向延伸。
20、在一些實施例中，安裝框架的底部還具有容納腔，容納腔沿第一方向位于第一槽遠(yuǎn)離第二槽的一側(cè)，驅(qū)動部件設(shè)在容納腔內(nèi)。
21、在一些實施例中，二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置在第一方向和第二方向的最大尺寸為約10mm，在第三方向的最大尺寸為約6mm；其中，第二方向垂直于第一方向，第三方向垂直于第一方向和第二方向。
22、在一些實施例中，二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置還包括：
23、二維材料，其沿第一方向的兩端分別固定在安裝框架頂部沿第一方向位于第一槽兩側(cè)的區(qū)域。
24、本公開第二方面提供了一種測試系統(tǒng)，包括：
25、上述實施例的二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置；和
26、測試部件，被配置為在二維材料產(chǎn)生應(yīng)變的過程中，檢測二維材料的性能。
27、本公開第三方面提供了一種基于上述實施例所述二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置的調(diào)控方法，包括一下步驟：
28、提供二維材料；
29、將二維材料承載于安裝框架的頂部，二維材料沿第一方向跨過第一槽且位于第一槽的兩側(cè)；
30、將二維材料沿第一方向的兩端固定；
31、通過驅(qū)動部件使彈性部沿第一方向變形，以帶動二維材料位于彈性部上的部分移動以產(chǎn)生應(yīng)變。
32、在一些實施例中，將二維材料承載于安裝框架的頂部的步驟包括：
33、將承載層固定在安裝框架的頂部，并使承載層沿第一方向跨過第一槽且位于第一槽的兩側(cè)；
34、在承載層上形成第一縫隙，第一縫隙與第一槽的延伸方向一致且上下對準(zhǔn)；
35、將二維材料的兩端固定于承載層。
36、在一些實施例中，將二維材料沿第一方向的兩端固定的步驟包括：
37、在二維材料與第一縫隙對正的位置覆蓋犧牲層；
38、在二維材料的兩端沉積金屬層；
39、移除犧牲層和覆蓋于犧牲層上附著的金屬層，以形成兩個固定件，從而將二維材料的兩端固定于承載層。
40、在一些實施例中，在承載層上形成第一縫隙的步驟包括：
41、采用硬質(zhì)工具對承載層進(jìn)行局部施壓或劃切，以形成第一縫隙。
42、本公開實施例的二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置，通過對安裝框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計形成彈性部，并將二維材料的一端固定于彈性部，這樣在驅(qū)動部件驅(qū)動彈性部沿第一方向變形時，也能相應(yīng)帶動二維材料的第一端移動，從而使二維材料發(fā)生應(yīng)變。此種結(jié)構(gòu)只需要設(shè)置單個驅(qū)動部件，結(jié)構(gòu)簡單易于控制，控制精度高，易于給出驅(qū)動力與二維材料應(yīng)力的對應(yīng)關(guān)系，且能實現(xiàn)實時調(diào)控，調(diào)控裝置的工作原理使得對于驅(qū)動部件安裝位置得要求也較低。而且，二維材料的兩端固定，并通過彈性部帶動二維材料的第一端移動，利于對二維材料的應(yīng)變實現(xiàn)大范圍的調(diào)控。
1.?一種二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置，其特征在于，包括：
2.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置，其特征在于，還包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置，其特征在于，還包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置，其特征在于，所述承載層（3）采用單晶材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置，其特征在于，所述驅(qū)動部件（2）包括壓電陶瓷，所述壓電陶瓷固定于所述安裝框架（1），被配置為通過施加電壓驅(qū)動所述彈性部（13）變形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置，其特征在于，所述安裝框架（1）的頂部均位于同一平面內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置，其特征在于，所述彈性部（13）在沿垂直于所述第一方向（x）的第二方向（y）靠近兩端的區(qū)域分別設(shè)有第三槽（131），所述彈性部（13）包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置，其特征在于，所述第一槽（11）、所述第二槽（12）和所述第三槽（131）中的至少一個沿第三方向（z）貫通，所述第三方向（z）垂直于所述第一方向（x）和所述第二方向（y）。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置，其特征在于，所述安裝框架（1）的周向橫截面形狀呈圓的一部分，所述第一槽（11）沿所述第二方向（y）的兩個端壁、所述第二槽（12）遠(yuǎn)離所述彈性部（13）的壁、以及兩個所述第三槽（131）相互遠(yuǎn)離的側(cè)壁位于同一圓周上，且所述圓弧的中心位于所述安裝框架（1）的軸線上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9任一項所述的二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置，其特征在于，所述第一槽（11）沿所述第一方向（x）位于所述安裝框架（1）的中間區(qū)域，且沿垂直于所述第一方向（x）的第二方向（y）延伸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1~9任一項所述的二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置，其特征在于，所述安裝框架（1）的底部還具有容納腔，所述容納腔沿所述第一方向（x）位于所述第一槽（11）遠(yuǎn)離所述第二槽（12）的一側(cè)，所述驅(qū)動部件（2）設(shè)在所述容納腔內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1~9任一項所述的二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置，其特征在于，所述二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置在所述第一方向（x）和第二方向（y）的最大尺寸為約10mm，在第三方向（z）的最大尺寸為約6mm；其中，所述第二方向（y）垂直于所述第一方向（x），所述第三方向（z）垂直于所述第一方向（x）和所述第二方向（y）。
13.根據(jù)權(quán)利要求1~9任一項所述的二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置，其特征在于，還包括：
14.?一種測試系統(tǒng)，其特征在于，包括：
15.一種基于權(quán)利要求1~13任一項所述二維材料應(yīng)力調(diào)控裝置的調(diào)控方法，其特征在于，包括以下步驟：
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的調(diào)控方法，其特征在于，將所述二維材料（4）承載于所述安裝框架（1）的頂部的步驟包括：
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的調(diào)控方法，其特征在于，將所述二維材料（4）沿所述第一方向（x）的兩端固定的步驟包括：
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的調(diào)控方法，其特征在于，在所述承載層（3）上形成第一縫隙（31）的步驟包括：