[實用新型]一種原位測量納米器件的透射電鏡樣品臺

有效

• 申請號: 201320631538.3
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN203644726U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 吳幸;孫立濤;余開浩;吳旻駿;潘弘揚;邢雪;馬子哲
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01J37/20
• 分類號: H01J37/20;G01N23/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王華

技術領域

本實用新型屬于納米器件性能原位測量領域，尤其涉及原位測量石墨烯場效應管的電學性能及原子結構的多電極透射電鏡樣品臺，具體為利用納米尺度微結構加工工藝，在狹小的透射電鏡樣品上制備多電極器件搭建區以及納米材料取樣區。

背景技術

在納米電子器件領域，石墨烯二維材料被認為是硅的接班人。石墨烯是由碳原子組成的單原子層平面薄膜，具有高導電性、高強度、超輕薄等特性。研究基于石墨烯的場效應晶體管在外加電場狀態下的電學響應和物理形貌變化，采集其電學特性數據，是當前設計和開發石墨烯納米場效應晶體管的基本目標。

透射電子顯微鏡是表征納米材料微觀結構的一種重要工具，通過透射電子顯微鏡能夠觀測到納米材料樣品的高分辨圖像。特別是利用專門設計的樣品臺將外場引入到納米材料樣品的特定部位，對納米材料進行三維空間的操縱和電學性能測量，對于了解納米材料納觀結構和對外場的響應行為，設計和構建新型納米器件具有非常重要的意義。

對于一般的場效應晶體管結構，至少需要三端電極：源、漏、和柵極。現有技術無法滿足多電極納米器件的測量。透射電子顯微鏡由于能夠在原子尺度的分辨率下觀察樣品，是研究納米材料結構和性能的有力工具，而透射電鏡中物鏡極靴之間放置樣品的空間非常狹小，特別對于具有亞納米尺度分辨率的商用球差透射電鏡，通常只有2、3毫米左右，在容納下樣品桿之外，很難安裝多電極，更難測量電信號，因此需要將電信號導出到電鏡外部進行測量。此種條件下，如何進行原位石墨烯晶體管的構建已經很困難。如何在有限空間內引入多個電極，實時進行電學測量，原位揭示待測單元的電學性能和納米結構變化是當前石墨烯場效應晶體管研究的難題。

發明內容

發明目的：針對上述現有存在的問題和不足，本實用新型的目的是提供一種原位測量納米器件的透射電鏡樣品臺，能夠在原子尺度的分辨率下觀察樣品并實時進行電學測量，原位揭示待測單元的電學性能和納米結構變化。

技術方案：為實現上述發明目的，本實用新型采用以下技術方案：一種原位測量納米器件的透射電鏡樣品臺，包括金屬納米探針、絕緣堵片和樣品支撐臺，所述絕緣堵片的正反表面分別設有多個金屬電極，且對應的金屬電極之間通過金屬化通孔實現導電連接；所述樣品支撐臺一端與絕緣堵片連接，另一端設有取樣區和測試區，所述測試區為設在樣品支撐臺表面并懸空的金屬電極，樣品支撐臺的金屬電極與絕緣堵片的金屬電極為導電連接；所述金屬納米探針、測試區金屬電極和被測樣品構成三端場效應晶體管。

作為優選，所述樣品支撐臺測試區的金屬電極為4個，對應的絕緣堵片正反面也分別設有4個金屬電極。

進一步改進，所述樣品支撐臺表面設有4個電極引腳并分別與測試區金屬電極連接；同時所述絕緣堵片設有插槽，樣品支撐臺一端設在該插槽內。

進一步的，所述樣品支撐臺材質選用硅或氮化硅。

進一步的，所述絕緣堵片的材質采用藍寶石或氮化鋁。

進一步的，所述樣品支撐臺上的金屬電極為通過磁控濺射方法沉積得到的金、鎳、鉑金屬薄膜。

作為優選，所述金屬電極的材質采用鈦金合金。

進一步的，所述取樣區為柵格狀。

有益效果：與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：可以直接在透射電鏡樣品上原位構建多電極納米器件，在原子分辨率尺度下研究納米器件，并且進行電學性測量；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，提供了一種新的基于納米線或者薄膜的納米器件的原位測量方法，具有性能可靠，安裝方便的特點，拓展了透射電鏡的功能；可以同時制備多個待測單元，每個電極上都可以配置待測樣品，所以可以實現同一批樣品的多次電特性測量，且每次測量之間互不影響。

附圖說明

圖1為本實用新型所述透射電鏡樣品臺的結構示意圖；

圖2為本實用新型所述絕緣堵片的結構示意圖；

圖3為本實用新型所述樣品支撐臺正面的結構示意圖；

圖4為本實用新型所述樣品支撐臺反面的結構示意圖。

其中，絕緣堵片1、樣品支撐臺2、金屬納米探針3、金屬電極4、金屬化通孔5、取樣區6、測試區7、電極引腳8、插槽9、被測樣品10。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本實用新型，應理解這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領域技術人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。