南方科技大學林君浩博士課題組由近十位博士后、博士與研究生組成，主要研究興趣是二維材料的新奇物理特性。課題組致力于實驗與理論相結合的手段研究新型二維材料中原子結構與材料性能之間的關聯(lián)，使用 CVD（Chemical Vapor Deposition）技術生長單層或少層的新型二維材料。

鑒于目前大多數(shù)層狀材料在單層的情況極易被氧化，因此該課題組搭建了一套新型的手套箱互聯(lián)系統(tǒng)與生長設備直接相連，可以在生長的整個過程以及后續(xù)的樣品表征中隔絕水氧與控制環(huán)境微粒度。目前實驗室已經(jīng)初步建成了一套總投資達 1000 余萬人民幣的新型手套箱互聯(lián)系統(tǒng)，幫助他們在隔絕水氧與控制環(huán)境微粒度的條件下實現(xiàn)從樣品生長、轉移、表征到器件制造的整個過程。

控水氧手套箱互聯(lián)系統(tǒng)

掃描電鏡表征是材料研究的一個重要環(huán)節(jié)，如何將掃描電鏡放進手套箱內(nèi)呢？除了基本的要求——掃描電鏡的分辨率可以滿足材料觀察的需要，還有三個必須考慮的核心要素：

1. 體積小

落地式掃描電鏡體積大，手套箱內(nèi)的空間有限，因此只能考慮把緊湊型臺式設計的掃描電鏡放進手套箱內(nèi)工作；

2. 質(zhì)量好

放進手套箱內(nèi)的臺式掃描電鏡的質(zhì)量必須可靠，因為放進手套箱內(nèi)的掃描電鏡不方便拿進拿出。如果頻繁出現(xiàn)故障，那后期的維修維護將是很頭疼的一件事；

3. 燈絲壽命

燈絲的壽命也很關鍵，長壽命的燈絲可以避免頻繁更換手套箱內(nèi)掃描電鏡的燈絲，燈絲壽命是越長越好；

綜合以上考慮，林老師后選擇了飛納臺式場發(fā)射掃描電鏡 Phenom Pharos。Phenom Pharos 是目前市面上分辨率z高的臺式電鏡，采用肖特基場發(fā)射電子槍，分辨率優(yōu)于 2.2nm。飛納電鏡于 2006 年誕生于荷蘭埃因霍溫，推出*采用長壽命（單根燈絲壽命大于 1500 小時），高亮度 CeB6 燈絲臺式掃描電鏡，同類臺式掃描電鏡采用的是鎢燈絲（單根燈絲壽命大約為 100 小時）。創(chuàng)新突破從未停止，飛納電鏡現(xiàn)已推出第六代產(chǎn)品，2019 年，飛納推出臺式場發(fā)射掃描電鏡 Phenom Pharos，操作延續(xù)了飛納電鏡系列高效簡便，燈絲壽命更長，分辨率更高。飛納電鏡采用z利的樣品杯設計，樣品臺取放、調(diào)節(jié)簡易（避免了手套箱內(nèi)無法靈活操作）。

飛納臺式場發(fā)射電鏡 Phenom Pharos

林老師與飛納電鏡工程師詳細溝通了手套箱內(nèi)的安裝方案，工程師將方案逐步落實，Phenom Pharos 終于在氮氣手套箱內(nèi)成功運行。這是di一臺在氮氣手套箱內(nèi)運行的場發(fā)射掃描電鏡案例。手套箱內(nèi)非常干燥，容易產(chǎn)生大量靜電，解決方案是在手套箱內(nèi)安裝 SPI 無風型靜電消除器，同時為 Pharos 定制了一款多孔的設備外殼，以此更有效地減弱靜電干擾。

靜電消除器工作原理

在手套箱內(nèi)運行的 Phenom Pharos 前部 & 后部

在手套箱內(nèi)運行的 Phenom Pharos 側面

使用在手套箱內(nèi)運行的 Phenom Pharos 拍攝的金顆粒 SEM 圖片

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