[實用新型]低維納米材料顯微結構與電學性能測試裝置

無效

• 申請號: 200920107022.2
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN201637699U
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 韓曉東;劉攀;張澤
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04;G01N27/00;G01R31/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域：

本實用新型涉及一種低維納米材料顯微結構與電學性能的測試裝置，更具體的是一種通電狀態下原位實時動態的低維納米材料顯微結構-電學輸運性能相關性的測量裝置。

背景技術：

透射電子顯微鏡在納米科學和技術領域是最為有力的研究工具之一。透射電子顯微鏡的樣品桿是用來支撐被檢測樣品的。低維納米材料作為器件的基本結構單元，承載著信息傳輸，存儲等重要功能。在半導體及信息工業中應用到的低維納米材料，在外場的作用下，研究其顯微結構的變化和尺寸效應對器件單元內低維納米材料電荷輸運能力等性能的影響，這對器件的靈敏度、效率、存儲單元的密度等實際應用具有非常重要的意義。而目前，現有的技術手段只能在透射電鏡中對樣品進行靜態的觀測，得到低維納米材料顯微結構信息，而在掃描電鏡中能原位地通電測量，但不能得到低維納米材料顯微結構方面的信息，通電狀態下低維納米材料顯微結構與電學性能的測量難以做到。

實用新型內容：

針對現有技術存在的問題，本實用新型的目的是提供一種在透射電子顯微鏡中通電狀態下原位測量低維納米材料顯微結構與電學性能的裝置。先制作承載低維納米材料的裝置，然后將低維納米材料制作到本裝置上，在透射電鏡樣品桿中對本裝置通電，測量低維納米材料的顯微結構與電學輸運性能，實時記錄低維納米材料微結構與電學性能的變化。借助透射電鏡成像系統原位記錄低維納米材料的變化過程，從原子尺度上揭示低維納米材料的電學輸運性能與微觀結構變化的相關性。

為了實現上面的目的，是通過如下的技術方案來實現的：

本實用新型提供了一種低維納米材料顯微結構與電學性能測試裝置，其特征在于：

在襯底的上方是非晶層，下方是阻擋層，阻擋層和襯底的中間部分被刻蝕掉形成窗口，在非晶層上是金屬電極，金屬電極之間是低維納米材料，低維納米材料位于非晶層上對著窗口的正上方，低維納米材料上是非晶阻擋層，金屬電極上引出導線。

制備所述一種低維納米材料顯微結構與電學性能測試裝置，其特征在于，包括以下步驟：

1.制作襯底，襯底上方生長一層薄膜作為可以讓電子束穿透的非晶層，襯底下方生長一層的薄膜作為阻擋層；雙面套刻襯底：非晶層涂膠，光刻形成電極圖案，在電極圖案上鍍一層金屬作為金屬電極，去膠；阻擋層涂膠，光刻形成窗口圖案，用只腐蝕阻擋層的腐蝕液腐蝕掉窗口內的阻擋層之后去膠；

2.在非晶層上旋涂一層光刻膠，在非晶層上單面套刻出低維納米材料的形狀圖案，該圖案生成在金屬電極之間，在光刻膠上生長一層低維納米材料，去膠之后形成低維納米材料，再在低維納米材料上生長非晶阻擋層，在非晶阻擋層上涂膠，光刻后用只腐蝕非晶阻擋層的腐蝕液腐蝕掉金屬電極上的非晶阻擋層；

3.放入只腐蝕襯底的腐蝕液中，腐蝕完襯底的中間部分之后形成最終窗口，洗凈表面的雜質；

4.將金屬電極用導線引出，連接到透射電鏡樣品桿上，置入透射電鏡中。

本實用新型具有如下優點：

1.本實用新型對透射電鏡中承載低維納米材料的裝置進行了獨特的結構設計，實現在透射電鏡中原位地對低維納米材料加電，從最佳的晶帶軸觀測高分辨圖像，實現X，Y兩個方向最大角度的傾轉，提供了一種低維納米材料原位電學性能測試方法，具有性能可靠，安裝方便，結構簡單的特點。

2.本實用新型應用于低維納米材料的電學性能研究，應用范圍廣，研究對象豐富。對于用光刻工藝制作的低維納米材料，能通過此種方法對其進行電學性能的原位觀察監控。

3.本實用新型提供了一種轉移、固定低維納米材料的方法，可以同時對低維納米材料進行通電測量，可以在原子點陣分辨率下，原位地測量低維納米材料的顯微結構與電學性能的相關性。

附圖說明

圖1透射電鏡微柵器件主視圖

圖2圖1的仰視圖

圖3圖1的俯視圖

1、阻擋層；2、襯底；3、非晶層；4、金屬電極；5、光刻對準標記；6、窗口；7、低維納米材料；8、非晶阻擋層；9、導線

具體實施方式：

本實用新型通過對裝置通電，對低維納米材料進行原位通電測試，通過如下步驟實施：

具體的，承載低維納米材料的裝置從下到上依次為：使用SiO₂作為阻擋層1，硅片作為襯底2，SiN作為非晶層3，在非晶層3上使用的是金作為金屬電極4和光刻對準標記5，SiO₂阻擋層和硅片被刻蝕形成的是窗口6，金電極之間使用GeSbTe相變材料作為低維納米材料7，GeSbTe相變材料在窗口6的正上方，GeSbTe相變材料之上使用的是SiN作為非晶阻擋層8。