[發(fā)明專利]一種透射電鏡高分辨原位懸空式溫差加壓芯片及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011121745.5
• 申請(qǐng)日: 2020-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN112129786A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖洪鋼;何娜娜;江友紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N23/02
• 分類號(hào): G01N23/02;G01N23/20033;H01J37/20;H01J37/26
• 代理公司: 廈門市精誠新創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35218
• 代理人: 黃斌

本發(fā)明涉及一種透射電鏡高分辨原位懸空式溫差加壓芯片及其制備方法，其中芯片包括雙面覆蓋有絕緣層的基片，該基片的中部具有一中心視窗，該中心視窗懸空設(shè)置，且該中心視窗上還覆蓋有一支撐層；該中心視窗內(nèi)的支撐層上具有呈左右對(duì)稱設(shè)置的兩加熱絲以及呈上下對(duì)稱設(shè)置的兩加壓電路，且兩加壓電路位于兩加熱絲之間的間隙中；每一加熱絲均連接有四個(gè)加熱電極，每一加熱電極通過一加熱線路連接于加熱絲的不同位置上；每一加壓電路連接有一加壓電極，每一加壓電極通過一加壓線路與對(duì)應(yīng)的加壓電路連接，該芯片能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫差及加壓功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及原位表征領(lǐng)域，具體是涉及透射電鏡高分辨原位懸空式溫差加壓芯片及其制備方法。

背景技術(shù)

原位透射電鏡技術(shù)以其超高空間分辨率(原子級(jí))以及超快時(shí)間分辨率(毫秒級(jí))的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域中，這為研究人員對(duì)新型材料微觀結(jié)構(gòu)的探索提供全新的思路和研究方法。主要表現(xiàn)為在電鏡中搭建可視化的窗口，引入比如熱場、光場、電化學(xué)場等外場作用，對(duì)樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的原位測試。研究學(xué)者可以通過原位測試技術(shù)捕獲樣品對(duì)環(huán)境的動(dòng)態(tài)感應(yīng)，包括尺寸、形態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)健、熱能變化等重要信息。外場作用下材料在原子尺度的形態(tài)變化成為了材料研究和開發(fā)的根本。可以廣泛用于顯微結(jié)構(gòu)分析、納米材料研究的觀測等，在生物、材料、半導(dǎo)體電子材料方面具有極高的應(yīng)用價(jià)值。

目前的溫差芯片還存在升降溫速率低、測溫控溫準(zhǔn)確性不足、分辨率較低、樣品漂移率高、無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫差及加壓功能、樣品放置不方便等缺陷，因此有必要對(duì)現(xiàn)有的溫差芯片進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫差及加壓功能的透射電鏡高分辨原位懸空式溫差加壓芯片。

具體方案如下：

一種透射電鏡高分辨原位懸空式溫差加壓芯片，包括雙面覆蓋有絕緣層的基片，該基片的中部具有一中心視窗，該中心視窗懸空設(shè)置，且覆蓋有一層透明薄膜制成的支撐層；該中心視窗內(nèi)的支撐層上具有呈左右對(duì)稱設(shè)置的兩加熱絲以及呈上下對(duì)稱設(shè)置的兩加壓電路，且兩加壓電路位于兩加熱絲之間的間隙中；每一加熱絲均連接有四個(gè)加熱電極，每一加熱電極通過一加熱線路連接于加熱絲的不同位置上；每一加壓電路連接有一加壓電極，每一加壓電極通過一加壓線路與對(duì)應(yīng)的加壓電路連接。

優(yōu)選的，兩加熱絲之間的間隙中還設(shè)置有多個(gè)隔熱孔。

優(yōu)選的，每一加壓電極的中部均有沿上下方向延伸設(shè)置的缺口部，上述的隔熱孔沿上下方向均布于兩加壓電極的缺口部內(nèi)。

優(yōu)選的，該隔熱孔為方形的孔洞。

優(yōu)選的，每一加熱電極的四個(gè)加熱電極構(gòu)成兩組等效電路，兩組等效電路分別使用單獨(dú)的電流源表和電壓源表控制，兩組等效電路中的其中一組回路負(fù)責(zé)供電發(fā)熱，另一組回路負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控加熱絲發(fā)熱后的電阻值。

優(yōu)選的，每一加壓電路分別設(shè)置有一組等效電路，以實(shí)現(xiàn)電壓差。

優(yōu)選的，所述基片為硅基片，所述絕緣層為氮化硅或者氧化硅絕緣層，氮化硅或氧化硅絕緣層的厚度為0.5-5um，基片的厚度為50-500um。

優(yōu)選的，該透射電鏡高分辨原位懸空式溫差加壓芯片的芯片外形尺寸為2mm*2mm-10mm*10mm或者為4mm*8mm。

本發(fā)明還提供了一種透射電鏡高分辨原位懸空式溫差加壓芯片的制備方法，包括以下步驟：

S1.準(zhǔn)備兩面帶有氮化硅或氧化硅層的Si(100)晶圓A，氮化硅或氧化硅層厚度5-200nm，硅片的厚度為50-500um；

S2.利用光刻工藝，將中心視窗圖案從光刻掩膜版轉(zhuǎn)移到上述晶圓A的任意一面，以此為背面，然后在正膠顯影液中顯影得到晶圓A-1；