[发明专利]一种扫描电镜原位加热和电学测试装置及方法

说明书

本发明提供一种扫描电镜原位加热和电学测试装置及方法，装置包括丁字样品台，原位加热和电学测试芯片，探针卡，导线，含BNC接口的真空法兰，信号源表，插针，固定螺柱；原位加热和电学测试芯片置于丁字样品上；探针卡按压接触原位加热和电学测试芯片上的加热电极和测试电极并引出导线同时固定原位加热和电学测试芯片；固定螺柱将探针卡固定在丁字样品台上；含BNC接口的真空法兰通过导线连接探针卡和信号源表。本发明提供扫描电镜原位加热、电学测试和微结构观察的功能，具备快速升降温、热飘移和电磁干扰低等优势，为微纳米材料性能测试提供平台，为透射电镜样品初步筛选提供实验平台。

技术领域

本发明属于材料微结构和性能原位表征领域，具体涉及一种扫描电镜原位加热和电学测试装置及方法。

背景技术

随着科学技术的发展，微纳米材料被广泛应用于各个领域；随着材料特征尺寸降至微纳米量级时，材料特性展现出显著的尺寸效应；在不同物理场和外界环境中，微纳米材料结构和物性有着不同的演化；因此需要原位显微结构及物性测试平台。

原位电镜技术可以对材料在多物理场下的显微结构和物性演化进行动态研究。目前主要是透射电镜原位样品杆和扫描电镜原位样品台。

在微纳米材料加热和电学测试方面，透射电镜原位加热杆是针对纳米颗粒原位表征的装置，使用机时和耗材价格昂贵；针对百纳米及以上尺度材料加热和电学测试原位研究主要依赖扫描电镜原位样品台。

现有扫描电镜原位样品台主要采用电加热装置和冷却水方式，存在样品台大、电磁干扰明显和热飘移严重等问题；为此提出一种扫描电镜原位加热和电学测试装置，其具备体积小、电磁干扰和热飘移低等优势，满足亚微米和微米材料在不同温度场下电学特性研究方面的应用需求，同时满足透射电镜样品筛选的需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种扫描电镜原位加热和电学测试装置及方法。该装置包含原位加热电学测试芯片、样品台、探针卡、真空法兰、信号发生器和控制程序。该装置提供扫描电镜原位加热、电学测试和微结构观察的功能，具备快速升降温、热飘移和电磁干扰低等优势，为微纳米材料性能测试提供平台，为透射电镜样品初步筛选提供实验平台。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种扫描电镜原位加热和电学测试装置，包括丁字样品台，原位加热和电学测试芯片，探针卡，导线，含BNC接口的真空法兰，信号源表和固定螺柱；原位加热和电学测试芯片置于丁字样品台上；探针卡按压接触原位加热和电学测试芯片上的加热电极和测试电极并引出导线；固定螺柱将探针卡固定在丁字样品台上；含BNC接口的真空法兰通过导线连接探针卡和信号源表。

进一步地，所述原位加热和电学测试芯片还包括硅片，氮化硅，氧化硅，观察窗和悬空区域，其中，所述硅片上的氮化硅是机械支撑层，加热电极和测试电极设置在机械支撑层上，加热电极和测试电极环绕形成原位加热和电学测试区，观察窗位于原位加热和电学测试区的中央，氧化硅作为钝化层设置于加热电极和测试电极上方，悬空区域贯穿于硅片与氮化硅中，悬空区域上方对应观察窗。

进一步地，所述丁字样品台采用铝合金加工而成。

进一步地，所述含BNC接口的真空法兰包含真空法兰和6个BNC接线端子。

进一步地，所述信号源表提供并测试电压和电流，其设置控制程序控制信号输出和测试。

本发明还提供一种扫描电镜原位加热和电学测试装置的测试方法，包括如下步骤：

步骤一，检查各部件完好，检查电路连接有无断路现象；

步骤二，通过毛刷转移或者分散方式将样品放到所述原位加热和电学测试芯片上，将原位加热与电学测试芯片放置并固定到丁字样品台上的芯片槽内；