[发明专利]微测量电极的制作方法和热电势的测量方法及相关装置

说明书

技术领域

本发明涉及热电材料测量领域，尤其涉及一种微测量电极的制作方法和热电势的测量方法及相关装置。

背景技术

在纳米带或者纳米线等微尺度样品的研究过程中，测量其热电传输性质(如热电势和电导率)是一个重要方面，由于所涉及的样品的最大横向尺寸一般在几微米到几十微米，为了开展相关测量，首先需要在样品上制作微测量电极。通常而言，制作微测量电极的步骤包括在样品上旋涂光刻胶，通过紫外或者电子束曝光及显影步骤将电极图形转移到光刻胶上，再经过金属蒸镀、光刻胶剥离等工艺将金属电极沉积到样品上，使用上述光刻-剥离工艺制作电极时，光刻胶和显影液等化学物质可能会对样品本身带来污染，样品的热电传输性质可能发生变化，使得测量结果无法反映样品的本征性质，同时制样周期比较长。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提出一种微测量电极的制作方法和热电势的测量方法及相关装置，以实现更快速和可靠的测量微尺度样品的热电势。

第一方面，本发明实施例提供了一种微测量电极的制作方法，包括：

制作镂空掩模板，所述镂空掩模板包括至少一个加热器及加热器接线端的镂空图形，和第一电阻温度计和第二温度计的镂空图形，所述温度计的镂空图形包括测温金属线和接线端的镂空图形；

将承载有微尺度样品的衬底与所述镂空掩模板对准固定，形成镂空掩模板-衬底复合体；

将所述镂空掩模板-衬底复合体进行金属沉积；

从金属沉积后的镂空掩模板-衬底复合体中移除镂空掩模板。

第二方面，本发明实施例还提供了一种微尺度样品热电势的测量装置，所述装置包括：

变温样品台、真空室、测量电路、控温仪、标定温度计和温度计表头，还包括采用权利要求1所述的微测量电极的制作方法制作的微测量电极。

其中，所述变温样品台置于真空室中，所述的变温样品台包括：样品座、样品座电气接线端、样品座温度计接线端、样品台加热器和样品台温度计，所述样品台加热器和样品台温度计通过导线与真空室外的控温仪相连，所述样品座电气接线端安装在样品座上并与真空室外的测量电路相连；标定温度计固定在衬底表面并通过所述样品座温度计接线端和导线与真空室外的温度计表头相连。

第三方面，本发明实施例还提供了一种微尺度样品热电势的测量方法，使用本发明实施例提供的微尺度样品热电势的测量装置进行测量，所述方法包括：

在制作有微测量电极的衬底表面固定标定温度计，并将所述衬底放置到变温样品台的样品座上；

将所述微测量电极上的电极连线端与样品座上的电气接线端电连接，将标定温度计与样品座上的温度计接线端相连。

将变温样品台的温度控制恒定在某一温度，利用标定温度计监测衬底的温度，当衬底的温度稳定在某一温度后，记录标定温度计此时测量到的温度。

依次测量第一电阻温度计的电阻和第二电阻温度计的电阻，改变衬底的温度，重新测量多组第一电阻温度计电阻和第二电阻温度计电阻随衬底温度变化的数据并建立所述第一电阻温度计和第二电阻温度计电阻随温度变化的工作曲线；

使用加热器在微尺度样品两端形成温差，使用热电电压测量仪记录样品两端的热电电压，控制切换开关，依次测量第一电阻温度计的电阻和第二电阻温度计的电阻，并根据所述电阻随温度变化的工作曲线获得两个温度计测量到的温度，计算两个温度计测量到的温差，得到一组温差和热电电压之间的对应关系，调整加热器的输出功率，获取多组温差和热电电压之间的对应关系。

根据所述多组温差和热电电压之间的对应关系得到样品的表观热电势。

第四方面，本发明实施例还提供了一种镂空掩模板对准固定装置，用于执行本发明实施例提供的微测量电极的制作方法，所述装置包括：

样品台、光学显微镜、光学显微镜摄像头、对准用计算机、显示器和掩模板操纵装置，所述样品台用以固定衬底，并能够在水平面内旋转和上下、前后和左右移动，使得所述微尺度样品可以清晰的显示在显示器上；所述光学显微镜用以放大衬底上的微尺度样品和镂空掩模板的镂空图形的图象，所述光学显微镜摄像头分别与对准用计算机和光学显微镜相连接，用以捕捉光学显微镜所放大的微尺度样品和镂空掩模板的镂空图形的图象，并将所述放大的图像发送到对准用计算机，使计算机将拍摄到的图像在显示器上显示，并依据放大的微尺度样品图象绘出微尺度样品的轮廓，所述掩模板操纵装置用以调整所述镂空掩模板的位置，实现镂空掩模板上电阻温度计镂空图形与微尺度样品图像轮廓的交叠。