專(zhuān)利名稱(chēng)：在透射電鏡樣品上制備小間距電極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在透射電鏡樣品上制備小間距電極的方法，具體為利用
掩膜方法，在超薄透射電鏡樣品上制備電極間距小于bm的金屬電極。屬于 納米材料性能原位測(cè)量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著納米技術(shù)的發(fā)展和納米器件的開(kāi)發(fā)，納米線(xiàn)或薄膜材料在外場(chǎng)尤其 是電場(chǎng)作用下的電學(xué)性能和電場(chǎng)效應(yīng)，成為人們研究的焦點(diǎn)，因此研究納米 線(xiàn)或薄膜材料在電場(chǎng)作用下的電學(xué)響應(yīng)和服役行為，積累其電學(xué)性能數(shù)據(jù)， 是當(dāng)前設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)納米器件的基本目標(biāo)。目前納米尺度微型單元電學(xué)性能原 位測(cè)試的主要方法主要是1、基于聚焦離子束FIB (focus iron beem)技術(shù)， 在待測(cè)物兩端沉積電極進(jìn)行測(cè)量，在超薄的透射電鏡樣品上也能夠?qū)嵤?由于針尖點(diǎn)壓會(huì)破壞樣品，所以測(cè)量十分困難。2、利用原子力顯微鏡直接將 針尖作為電極接觸待測(cè)單元加電壓進(jìn)行測(cè)量，優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精確，缺點(diǎn)是原位 實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)能力差，并且不能測(cè)量處于樣品臺(tái)平面內(nèi)的樣品。
透射電子顯微鏡由于能夠在原子尺度的分辨率下觀(guān)察樣品，是研究納米 材料結(jié)構(gòu)和性能的有力工具，但是由于對(duì)樣品厚度要求極高， 一般厚度不超 過(guò)100nm，此種條件下，如何進(jìn)行電極地制備以及在不破壞樣品的情況下進(jìn)行 的電學(xué)測(cè)量，原位揭示待測(cè)單元的電學(xué)性能和電場(chǎng)效應(yīng)是當(dāng)前納米力學(xué)研究 的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠在透射電鏡樣品上制備電極的方法，能夠 利用透射電子顯微鏡原位實(shí)時(shí)記錄待測(cè)單元在電場(chǎng)作用下的電學(xué)性質(zhì)以及電 場(chǎng)誘發(fā)的狀態(tài)改變，從納米尺度上揭示待測(cè)單元的電學(xué)性能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案 本方法包括掩板的制備和電極制備以及電學(xué)測(cè)量三部分。 所述掩板為容易加工的銅、鎳、金片等。最后制成金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，利用
光刻掩板方法將中空部分腐蝕去除得到，網(wǎng)格間線(xiàn)條寬度不超過(guò)liim，網(wǎng)格
直徑約為0.2mm，掩板厚度約為0.2mm，且掩板平整。
所述透射電鏡樣品襯底為網(wǎng)狀碳支持膜，碳支持膜上首先利用磁控濺射
方法沉積一層約20nm厚的絕緣Si02薄膜。
所述待測(cè)樣品為沉積在Si02薄膜上的薄膜或者納米線(xiàn)。 所述掩板與透射電鏡樣品直徑均為3mm。
所述電極的制備是將掩板覆蓋在透射電鏡樣品上利用鍍膜機(jī)鍍上 100-300nm的Au或Pt薄膜，然后將掩板取下獲得排列整齊的電極陣列，陣 列間隙為待測(cè)薄膜或者納米線(xiàn)。
所述電學(xué)測(cè)量指利用兩探針觸壓兩相鄰電極或者用導(dǎo)電膠將透射電鏡通 電樣品桿專(zhuān)用導(dǎo)線(xiàn)粘接在兩相鄰電極上進(jìn)行原位電學(xué)測(cè)量。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯的優(yōu)勢(shì)和有益效果
1、 發(fā)明可以直接在透射電鏡樣品上制備電極，電極間距離不超過(guò)l,， 有利于隨機(jī)放置的納米線(xiàn)兩端搭在某兩電極上，以便進(jìn)行電學(xué)測(cè)量。
2、 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在透射電鏡中原位對(duì)納米尺度的待測(cè)單元進(jìn)行電學(xué)測(cè)量 以及觀(guān)測(cè)，提供了一種新的納米線(xiàn)或薄膜的原位電學(xué)測(cè)試方法，具有性能可 靠，安裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，拓展了透射電鏡的功能。
3、 本發(fā)明中的直接應(yīng)用了透射電鏡載網(wǎng)，可以方便的裝入高分辨透射
鏡中，從而利用已有的透射電鏡雙傾樣品桿，可以實(shí)現(xiàn)X， Y兩個(gè)方向大角 度傾轉(zhuǎn)，可以在原位通電的同時(shí)從最佳的晶帶軸實(shí)現(xiàn)高分辨成像。
4、過(guò)本發(fā)明在透射電鏡樣品上可以同時(shí)制備多個(gè)電極區(qū)域，每個(gè)電極區(qū) 域之間均存在待測(cè)樣品，所以可以實(shí)現(xiàn)同一樣品的多次電學(xué)測(cè)量，且每次測(cè) 量之間互不影響。


圖1為本發(fā)明碳膜載網(wǎng)樣品上直接制備電極陣列示意圖。
具體實(shí)施例方式
在透射電鏡樣品上制備小間距電極的方法具體步驟如下 將容易加工的銅、鎳、金片等制成金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，利用光刻掩膜方法將
中空部分腐蝕去除得到，網(wǎng)格間線(xiàn)條寬度不超過(guò)l]iim，網(wǎng)格直徑約為0.2mm, 掩板厚度約為0.2mm，且掩板平整。
在碳支持膜銅、鎳、金網(wǎng)上利用磁控濺射沉積20nmSiO2薄膜，最后在上 面沉積待測(cè)樣品薄膜或者鋪灑納米線(xiàn)。
將掩板至于樣品面之上，并緊密貼好，利用鍍膜機(jī)鍍上一層100nm金屬 Pt薄膜。去掉掩板得到如圖1所示排列整齊的電極陣列，陣列間隙為未鍍上 電極的待測(cè)薄膜。
其中，l為尼龍網(wǎng)，2為沉積了待測(cè)薄膜和20nm Si02薄膜的碳支持膜， 3為Pt薄膜電極。
利用探針臺(tái)兩探針觸壓兩相鄰電極或者用導(dǎo)電膠將透射電鏡通電樣品桿
專(zhuān)用導(dǎo)線(xiàn)粘接在兩相鄰電極上進(jìn)行原位電學(xué)測(cè)量。
最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描 述的技術(shù)方案；因此，盡管本說(shuō)明書(shū)參照上述的各個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行
了詳細(xì)的說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明
進(jìn)行修改或等同替換；而一切不脫離發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)， 其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種在透射電鏡樣品上制備小間距電極的方法，包括掩板的制備步驟和電極制備步驟以及電學(xué)測(cè)量步驟三部分；所述掩板制備步驟，將金屬板材制成金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，利用光刻掩板將中空部分腐蝕去除得到；所述電學(xué)測(cè)量步驟為利用兩探針觸壓兩相鄰電極或者用導(dǎo)電膠將透射電鏡薄膜通電樣品桿專(zhuān)用導(dǎo)線(xiàn)粘接在兩相鄰電極上進(jìn)行原位電學(xué)測(cè)量；其特征在于其中，所述的電極制備步驟為利用網(wǎng)狀掩膜的方法在透射電鏡樣品上制備多個(gè)電極，電極間距小于1μm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在透射電鏡樣品上制備小間距電極的方法，其特征在于所述的多個(gè)電極為排列整齊的電極陣列，陣列間隙為待測(cè)薄膜或者納米線(xiàn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在透射電鏡樣品上制備小間距電極的方法， 其特征在于所述的透射電鏡薄膜樣品沉積在已經(jīng)沉積了 10-30nmSi02絕緣 薄膜的碳支持網(wǎng)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的在透射電鏡樣品上制備小間距電極的方 法，其特征在于所述碳支持網(wǎng)沉積在金屬網(wǎng)上了，碳支持網(wǎng)和掩板均為標(biāo) 準(zhǔn)的3mm透視電鏡樣品尺寸。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在透射電鏡樣品上制備小間距電極的方法，包括掩板的制備步驟和電極制備步驟以及電學(xué)測(cè)量步驟三部分；掩板制備步驟是將金屬板材制成金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，利用光刻掩板將中空部分腐蝕去除得到；電學(xué)測(cè)量步驟，為利用兩探針觸壓兩相鄰電極或者用導(dǎo)電膠將透射電鏡薄膜通電樣品桿專(zhuān)用導(dǎo)線(xiàn)粘接在兩相鄰電極上進(jìn)行原位電學(xué)測(cè)量；其中電極制備步驟是利用網(wǎng)狀掩膜的方法在透射電鏡樣品上制備多個(gè)電極，電極間距小于1μm。本發(fā)明提供了一種新的納米線(xiàn)或薄膜的原位電學(xué)測(cè)試方法，具有性能可靠，安裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，拓展了透射電鏡的功能，并可以實(shí)現(xiàn)同一樣品的多次電學(xué)測(cè)量，且每次測(cè)量之間互不影響。
文檔編號(hào)G01R31/00GK101354416SQ200810119690
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者澤 張, 巖 成, 珂 王, 韓曉東 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)