[发明专利]一种在透射电子显微镜中测试材料霍尔/反常霍尔效应的方法

说明书

本发明涉及一种在透射电子显微镜中测试材料霍尔/反常霍尔效应的方法，包括以下步骤：(1)选取微纳尺度测试样品与原位测试芯片连接固定，得到样品/芯片器件；(2)将样品/芯片器件置于原位测试样品杆中，再插入透射电子显微镜中；(3)对样品/芯片器件所在区域施加磁场，并对样品/芯片器件通入电流，在透射电子显微镜同步观察过程中获取霍尔/反常霍尔效应相关数据，即完成。与现有技术相比，本发明实现了在透射电子显微镜原位测试平台中，对材料形貌/磁畴结构和输运特性的同步观察。

技术领域

本发明属于二维材料测试技术领域，涉及一种在透射电子显微镜中测试材料霍尔/反常霍尔效应的方法。

背景技术

随着二维磁性材料等诸多新材料的逐渐发展，对其输运特性机制的研究也逐渐深入，尤其是对霍尔/反常霍尔效应的分析，对新材料未来的实际应用和材料物理科学的发展都具有非常重要的意义。但传统测试霍尔/反常霍尔效应过程中，样品的形貌、磁畴结构等等无法同步进行观察，只能通过其他手段辅助分析，这限制了对材料物理机制的进一步分析。并且，在实际存储器件中，用于霍尔器件的材料一般都是微纳米尺度，而对微纳样品进行同步的形貌观测和输运性质的分析，还缺乏有效的技术手段。

近年来，原位透射电子显微镜测试技术近年来发展迅速，在透射电镜中已经可以同步加入温度、电流、磁场、应力等多种物理场，对材料的微观结构、磁畴结构在多物理场耦合作用下的分析技术方法也日益成熟。例如，公号为CN209495986U的实用新型专利，公开了一种用于聚焦离子束制样工艺的透射电镜原位电学测试芯片，可以实现在微纳米尺度样品上连接多个电极，对材料在电流作用下的内部结构、磁畴变化分析提供的有效的支持。因此，同步对微纳米尺度材料的形貌/磁畴和霍尔/反常霍尔效应进行研究，已经具备了硬件条件，只是还缺乏一套对应的测试与加工方法。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种在透射电子显微镜中测试材料霍尔/反常霍尔效应的方法，以同步对微纳米尺度材料的形貌/磁畴和霍尔/反常霍尔效应进行研究，实现对材料形貌/磁畴结构和输运特性的同步观察。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供了一种在透射电子显微镜中测试材料霍尔/反常霍尔效应的方法，包括以下步骤：

(1)选取微纳尺度测试样品与原位测试芯片连接固定，得到样品/芯片器件；

(2)将样品/芯片器件置于原位测试样品杆中，再插入透射电子显微镜中；

(3)对样品/芯片器件所在区域施加磁场，并对样品/芯片器件通入电流，在透射电子显微镜同步观察过程中获取霍尔/反常霍尔效应相关数据，即完成。

进一步的，微纳尺度测试样品的加工过程具体为：

(a)选取测试材料，在其表面长方形区域喷镀碳保护层，再采用离子刻蚀得到长方体样品，并转移至原位测试芯片上；

(b)在长方体样品的一侧喷镀铂覆盖层，再刻蚀清除碳保护层；

(c)采用离子束喷镀的铂作为导线，形成四条沉积电路，并将长方体样品与原位测试芯片的四个芯片电极连接起来；

(d)对长方体样品的表面进行刻蚀处理，以使得四条沉积电路之间相互分离，即完成加工并得到样品/芯片器件。

更进一步的，步骤(a)中，所述的碳保护层为非晶碳层，其厚度为1-2μm。

更进一步的，步骤(a)中，长方体样品与原位测试芯片保持平行。

更进一步的，步骤(b)中，所述铂覆盖层的厚度为1-2μm。

更进一步的，步骤(b)中，沉积铂覆盖层后，再采用聚焦离子束对长方体样品进行刻蚀减薄至300-400nm。