[發明專利]用于TEM構效關聯間接原位表征的芯片及其制作方法

有效

• 申請號: 201910067908.7
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109682710B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 李昕欣;于海濤;許鵬程;李偉;王雪晴;李明
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00;G01N23/04;G01N1/28;H01J37/26
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋纓

本發明提供一種用于TEM構效關聯間接原位表征的芯片及其制作方法，芯片包括主芯片及輔芯片，其中，主芯片包括：檢測懸臂梁、主芯片凹槽、具有觀測孔的觀測懸臂梁、主芯片窗口及氣孔；輔芯片包括：輔芯片窗口；通過檢測懸臂梁的諧振用以檢測位于檢測懸臂梁上的待測樣品的質量變化；主芯片及輔芯片相對設置，并分別固定于TEM樣品桿上，主芯片、輔芯片及TEM樣品桿之間形成閉合空間；TEM通過輔芯片窗口、觀測孔及主芯片窗口觀測位于觀測懸臂梁上的待測樣品的形貌變化。本發明可以在TEM內實現形貌變化及質量變化的間接、原位、實時表征，可廣泛應用于納米材料在氣固反應過程中的TEM原位表征。

技術領域

本發明屬于TEM原位表征領域，涉及一種用于TEM構效關聯間接原位表征的芯片及其制作方法。

背景技術

迄今為止，納米材料的研究已取得豐富的成果，如何使納米材料的研究成果走向功能化廣泛應用已成為目前面臨的主要問題。為實現該突破，將納米結構與其性能關聯起來，建立明確的構效關系，是解決問題的有效途徑。

在納米結構的觀測中，透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、掃描探針顯微鏡(SPM)等方法已廣為使用，分辨率可達單原子級。但這些方法主要還局限于納米結構與形貌的表征，難以對理化特性進行深入的測量研究；另一方面，材料的物性測量主要應用傳統的核磁共振(NMR)、X射線光電子能譜分析(XPS)、傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)、質譜分析(MS)等設備，這類材料物性表征很難與納米結構觀測緊密關聯。

目前TEM電鏡領域的一個重要發展趨勢是原位表征技術。傳統的TEM只能對制備好的樣品在真空和常溫環境下進行靜態表征，已經越來越不能滿足現代科學研究的要求。例如人們期望在對一些材料進行微結構觀看的同時，在樣品周圍引入外場，如熱場、電場、磁場、力場、甚至引入氣體等等，以期望在該環境下對樣品進行原位表征，獲得樣品形貌的實時變化，并期望獲得樣品的物化性能。

因此，提供一種可對材料進行構效關聯原位表征的芯片及其制作方法，以將材料結構與材料物化性能關聯起來，實屬必要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種用于TEM構效關聯間接原位表征的芯片及其制作方法，用于解決現有技術中無法實現將材料結構與材料物化性能關聯起來，進行構效關聯原位表征的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種用于TEM構效關聯間接原位表征的芯片及其制作方法，所述芯片包括主芯片及輔芯片，其中，所述主芯片包括：

檢測懸臂梁，通過所述檢測懸臂梁的諧振用以檢測位于所述檢測懸臂梁上的待測樣品的質量變化；

主芯片凹槽，所述主芯片凹槽位于所述檢測懸臂梁下方，通過所述主芯片凹槽為所述檢測懸臂梁的諧振提供容納空間；

觀測懸臂梁，所述觀測懸臂梁包括觀測孔；

主芯片窗口，所述主芯片窗口位于所述觀測孔下方；

氣孔，所述氣孔位于所述檢測懸臂梁及觀測懸臂梁的外側并貫穿所述主芯片，所述氣孔包括主芯片進氣孔及主芯片出氣孔；

所述輔芯片包括：

輔芯片窗口，所述輔芯片窗口位于所述觀測孔上方；

所述主芯片及輔芯片相對設置，并分別固定于TEM樣品桿上，且所述主芯片與所述輔芯片之間形成氣體通道，所述氣體通道與所述主芯片進氣孔及主芯片出氣孔相連接；所述主芯片、輔芯片及TEM樣品桿之間形成閉合空間；TEM通過所述輔芯片窗口、觀測孔及主芯片窗口觀測位于所述觀測懸臂梁上的待測樣品的形貌變化。

可選的，所述主芯片包括加熱電阻及檢測壓阻。