[发明专利]一种透射电镜高分辨原位悬空式温差加压芯片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种透射电镜高分辨原位悬空式温差加压芯片及其制备方法，其中芯片包括双面覆盖有绝缘层的基片，该基片的中部具有一中心视窗，该中心视窗悬空设置，且该中心视窗上还覆盖有一支撑层；该中心视窗内的支撑层上具有呈左右对称设置的两加热丝以及呈上下对称设置的两加压电路，且两加压电路位于两加热丝之间的间隙中；每一加热丝均连接有四个加热电极，每一加热电极通过一加热线路连接于加热丝的不同位置上；每一加压电路连接有一加压电极，每一加压电极通过一加压线路与对应的加压电路连接，该芯片能够同时实现温差及加压功能。

技术领域

本发明涉及原位表征领域，具体是涉及透射电镜高分辨原位悬空式温差加压芯片及其制备方法。

背景技术

原位透射电镜技术以其超高空间分辨率(原子级)以及超快时间分辨率(毫秒级)的优势而被广泛应用于各个科学领域中，这为研究人员对新型材料微观结构的探索提供全新的思路和研究方法。主要表现为在电镜中搭建可视化的窗口，引入比如热场、光场、电化学场等外场作用，对样品进行实时动态的原位测试。研究学者可以通过原位测试技术捕获样品对环境的动态感应，包括尺寸、形态、晶体结构、原子结构、化学健、热能变化等重要信息。外场作用下材料在原子尺度的形态变化成为了材料研究和开发的根本。可以广泛用于显微结构分析、纳米材料研究的观测等，在生物、材料、半导体电子材料方面具有极高的应用价值。

目前的温差芯片还存在升降温速率低、测温控温准确性不足、分辨率较低、样品漂移率高、无法同时实现温差及加压功能、样品放置不方便等缺陷，因此有必要对现有的温差芯片进行改进。

发明内容

本发明旨在提供一种能够同时实现温差及加压功能的透射电镜高分辨原位悬空式温差加压芯片。

具体方案如下：

一种透射电镜高分辨原位悬空式温差加压芯片，包括双面覆盖有绝缘层的基片，该基片的中部具有一中心视窗，该中心视窗悬空设置，且覆盖有一层透明薄膜制成的支撑层；该中心视窗内的支撑层上具有呈左右对称设置的两加热丝以及呈上下对称设置的两加压电路，且两加压电路位于两加热丝之间的间隙中；每一加热丝均连接有四个加热电极，每一加热电极通过一加热线路连接于加热丝的不同位置上；每一加压电路连接有一加压电极，每一加压电极通过一加压线路与对应的加压电路连接。

优选的，两加热丝之间的间隙中还设置有多个隔热孔。

优选的，每一加压电极的中部均有沿上下方向延伸设置的缺口部，上述的隔热孔沿上下方向均布于两加压电极的缺口部内。

优选的，该隔热孔为方形的孔洞。

优选的，每一加热电极的四个加热电极构成两组等效电路，两组等效电路分别使用单独的电流源表和电压源表控制，两组等效电路中的其中一组回路负责供电发热，另一组回路负责实时监控加热丝发热后的电阻值。

优选的，每一加压电路分别设置有一组等效电路，以实现电压差。

优选的，所述基片为硅基片，所述绝缘层为氮化硅或者氧化硅绝缘层，氮化硅或氧化硅绝缘层的厚度为0.5-5um，基片的厚度为50-500um。

优选的，该透射电镜高分辨原位悬空式温差加压芯片的芯片外形尺寸为2mm*2mm-10mm*10mm或者为4mm*8mm。

本发明还提供了一种透射电镜高分辨原位悬空式温差加压芯片的制备方法，包括以下步骤：

S1.准备两面带有氮化硅或氧化硅层的Si(100)晶圆A，氮化硅或氧化硅层厚度5-200nm，硅片的厚度为50-500um；

S2.利用光刻工艺，将中心视窗图案从光刻掩膜版转移到上述晶圆A的任意一面，以此为背面，然后在正胶显影液中显影得到晶圆A-1；