[发明专利]透射电子显微镜样品台转接头和所用基片及基片的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于透射电子显微镜配件领域，具体来说，涉及一种用于性质测量的透射电子显微镜样品台转接头及与其配套使用的基片和基片的制造方法。

技术背景

近年来随着材料科学研究的深入，特别是纳米材料科学的兴起，越来越多的研究结果表明，材料的微观结构对其性质有着关键性的影响，所以研究材料微观结构和性质的联系具有重要的意义。透射电子显微镜作为强有力的材料结构表征工具，可以分析得到材料原子级高分辨像、电子衍射图、化学元素能谱等信息；但是商用TEM样品台需要把表征的材料放在微筛上，而微筛尺寸小、易碎且与一般通用的性质测量设备不兼容，从而无法对结构表征的材料进行同一微小区域的性质测量，尤其无法实现对纳米材料的性质测试。另一方面，一般的性质测量往往需要基片作为载体，但是由于基片尺寸大、无法透过TEM电子束等原因而无法放入TEM中进行结构表征。所以开发一种能够将TEM对材料微观结构表征能力和基片对材料性质测量能力结合起来的装置，从而实现对材料同一微小区域的结构和性质一一对应的研究，对于推动材料科学的研究深度和拓展材料的应用空间都具有重要的基础研究价值。然而就现有技术而言，还无法实现这一目的。

发明内容

本发明的目的在于解决目前透射电子显微镜(TEM)样品台无法对材料进行性质测量的技术难题，从而实现研究材料，特别是纳米材料的同一微小区域微观结构和性质之间关系的目的。

为达到上述目的，本发明提供了一种用于性质测量的透射电子显微镜样品台转接头，包括转接头本体和设置在转接头本体上的固定基片用部件，转接头本体一端与样品台配合，本体上设置有凹槽，凹槽内接近本体另一端的位置处设置有通孔，固定基片用部件对应于通孔位置进行设置，优选设置在与通孔相对的接近转接头本体与样品台配合的一端。

其中，固定基片用部件为弹簧压片和固定件。

其中，转接头本体优选为板状；转接头横截面形状没有特别的限制，优选为矩形、形状、形状、形状、形状；通孔的形状可以是任意封闭平面图形，优选为正方形、长方形、多边形、圆形、椭圆形等。

其中，凹槽的深度优选为0.1-2mm，更优选0.25-0.75mm。

本发明提供了一种与上述转接头配套使用的基片，具有一个或多个宽度为1-100μm的狭缝，优选1-10个。

其中，狭缝的长度优选为1-5mm，基片狭缝处的横截面为梯形、矩形或者为形状；基片的厚度与转接头本体上凹槽的深度及TEM电子束聚焦中心位置匹配，使TEM电子束能够聚焦在上表面狭缝上的材料上，优选为0.2-0.65mm。

其中，基片的材质为硅、锗、碳化硅、氮化硅、氮化镓、砷化镓、磷化铟、石英、氧化铝、氧化锌。

进一步地，所述基片的狭缝位置中心、转接头本体上的通孔位置中心及TEM电子束中心位置对准，从而使TEM电子束能先后顺利通过基片狭缝和转接头通孔。

进一步地，基片上表面和狭缝内侧优选具有介电层。

此外，本发明还提供了一种基片的制造方法，包括以下步骤：

(1)在基片表面上形成抗蚀层；

(2)在基片上表面通过光刻的方法在光刻胶体上做出所需要的曝光图形；以光刻胶体为阻挡层采用干法刻蚀(ICP)或者酸碱湿法刻蚀，在抗蚀层上得到相应的图形；以抗蚀层为阻挡层采用ICP干法刻蚀，在基片上表面做出1-100μm宽度的槽；采用与上表面做槽的相同方法在基片的下表面做出0.1-1mm宽度的槽，该槽末端与上方槽的末端重合，从而得到所需要的狭缝；

(3)在基片上表面和狭缝内侧形成介电层。

上述方法中，步骤(2)中所述的光刻方法包括紫外光刻或者电子束光刻。

本发明的优势在于，通过精密的机械加工和完整半导体工艺流程制作一个通用的TEM样品台转接头，把TEM对材料微观结构的表征能力和基片作为载体对材料性质的测量能力很好地结合了起来。样品完成在TEM中微观结构表征以后，把基片取出放入其它任何可以兼容基片的性质测量设备，可以测量材料的力学、电学、光学、热学等性质。同时，利用狭缝自有的边角作为标记，可以保证TEM结构表征和性质测量的为同一微小区域，从而可以把材料微观结构和性质真正地直接联系起来。另外，也可以先进行性质测量，再进行TEM结构表征。

附图说明

图1为透射电子显微镜样品台转接头的结构示意图：

其中，1为转接头本体；2为固定基片用部件；3为转接头本体一端；4为凹槽；5为孔；6为通孔；7为弹簧压片；8为固定件。