[發明專利]一種基于相變材料的透射電鏡電學測量載網

無效

• 申請號: 200810056408.5
• 申請日: 2008-01-18
• 公開（公告）號: CN101217097A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 張澤;王珂;劉攀;韓曉東
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01J37/20
• 分類號: H01J37/20;H01J37/26;G01N23/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明涉及一種透射電子顯微鏡樣品載網，屬于納米材料測量領域。

背景技術

透射電子顯微鏡(以下稱透射電鏡或電鏡)是現代化的大型儀器，是研究物質微觀結構的有力工具，它在物理，化學，材料科學，生命科學等領域有著廣泛的應用，特別是目前發展迅速的納米科學和技術領域，是最為有力的研究工具之一，目前透射電子顯微鏡的分辨能力已達0.2nm，接近固態物質原子間距。隨著微機電系統(MEMS，micro?electromechanical?system)和納機電系統(NEMS，nano?electromechanical?systerm)的發展，對于單根納米線或納米尺度的微型器件在電場作用下電學性能研究顯的尤為迫切，但是由于單根納米線或微型器件結構細小，難于操縱，在透射電子顯微鏡中如何對單根納米線或微型器件樣品進行固定和外加電場，從納米尺度和原子層次揭示納米材料在外電場作用下的電學性能，和在電場效應成為擺在研究人員面前的難題。目前在透射電子顯微鏡中由于受到樣品臺與極靴極為有限的空間，一般是1-3mm，在原子尺度分辨率下對于單根納米線或納米薄膜的操縱和力學性能的直接測量非常困難，文獻中已經報道的對納米線進行電學測量的方法主要是基于聚焦離子束FIB(focus?iron?beam)技術，在待測物兩端沉積電極進行測量，但是電路一旦搭建起來，電極之間納米線的長短以及電極位置都不能更改，而且不能在透射電鏡下直接觀測待測樣品在電場作用下的電學行為以及原子尺度微觀結構的變化。

發明內容

本發明的目的在于克服了現有的測量方法的上述缺陷，提供了一種基于相變材料的透射電鏡電學測量載網。在本載網中，由于相變材料的特點，連線具有可擦寫的特點，通過電極兩端加較高電壓，或者直接對載網進行一定的激光脈沖輻照，使相變材料薄膜完全非晶化，使已經形成的電流通路消失實現了測量電路的可選擇性，可反復擦寫性。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。本裝置包括有支撐部分和電路部分，所述的支撐部分包括有金屬環1，電路部分包括有兩個電極2、待測元件和相變材料非晶薄膜5。電極2與金屬環1絕緣粘合，相變材料非晶薄膜5均勻分布在兩電極2之間，相變材料非晶薄膜5為非晶態，待測元件位于薄膜中或者集成在其中的一個電極2上；

所述的相變材料非晶薄膜5在電子束或激光輻照下從非晶相相變為晶體相，并能夠在高電壓或電脈沖或激光照射下從晶體轉變為非晶。

金屬環1可以為導電導熱性良好，容易加工的銅環、鎳環、金環等。為了保證金屬環1固定在透射電鏡樣品桿上，金屬環1的外徑與現有技術載網一致為3mm，為了保證電子束透過對樣品進行結構分析，中心開孔，金屬環1的厚度在0.1mm～0.5mm之間。

所述的兩個電極2為寬度在1mm～1.5mm之間、長度在1.0mm～2.5mm之間的梳狀電極。

所述相變材料非晶薄膜5的厚度為10nm～50nm。

所述的待測元件為納米尺寸的微型器件。

所述的微型器件納米線或納米球等。

本發明有如下優點：

1)本發明中電路的搭建(即利用電子束使非晶相變材料晶化)，電壓的加載均是在透射電鏡實驗中進行，因而實現了在透射電鏡中原位對納米尺度的待測單元進行電學測量以及觀測，提供了一種新的納米線或薄膜的原位電學測試方法，具有性能可靠，安裝方便，結構簡單的特點，拓展了透射電鏡的功能。

2)本發明中的載網外形尺寸與現有技術載網基本一致，可以方便的裝入高分辨透射電鏡中，從而利用已有的透射電鏡雙傾樣品桿，可以實現X，Y兩個方向大角度傾轉，可以在原位通電的同時從最佳的晶帶軸實現高分辨成像。

3)待測元器件具有可選擇性，可以先進行電鏡觀測，從兩電極間的若干待測單元中選擇其中的任意一個待測單元(或者若干個進行并聯測量)，利用電子束使該待測單元同兩電極間的非晶相變材料薄膜晶化，晶化部分電阻降低，從而外加電場時，電場將直接作用于選定單元兩端，即實現了電路的搭建，從而實現選擇性測量。

4)由于相變材料的特點，連線具有可擦寫的特點，通過電極兩端加較高電壓，或者直接對載網進行一定的激光脈沖輻照，使相變材料薄膜完全非晶化，使已經形成的電流通路消失實現了測量電路的可選擇性，可反復擦寫性。

附圖說明

圖1透射電鏡電學測量載網示意圖

圖中：1、金屬環，2、電極，3、位于薄膜上但與電機沒有接觸的待測元件，4、集成在電極上的待測元件，5、相變材料非晶薄膜，6、相變材料非晶薄膜的結晶部分。