[实用新型]纳米标准器

说明书

技术领域

    本实用新型涉及测量器具，特别涉及一种适用于测量纳米尺度的纳米标准器。

背景技术

随着纳米科技飞速发展，用于测量纳米尺度的高分辨率测量器具一直是人们所关注的课题。经研究分析发现对纳米尺度的测量，其影响因素很多，为了更准确的测量纳米尺度，需要有一个更接近于样品尺度的标准物质-纳米标准器。为了使纳米标准器刻度精确，对其材质要求很高，为此，选择纳米标准器材质及设计纳米标准器刻度最小周期间距，是设计和加工纳米标准器急于解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术状况和存在的问题，本实用新型研制一种纳米标准器。本标准器经过对多种基底材料进行筛选，确定选用石英Cr膜材料，并采用聚焦离子束技术在膨胀系数小、材料稳定的石英Cr膜材料表面直接刻蚀，精确实现了刻度<100纳米。为了提高适用性和可操作性，设计了横线、竖线、点阵及圆环四种刻线形状，每一个图案占一个象限，每个图案10～20个刻线周期；为了便于寻找，刻蚀了定位标志，易于跟踪定位观察。

    本实用新型采取的技术方案是：一种纳米标准器，其特征在于：包括圆形基底，在圆形基底上表面中心位置刻有十字线，在由十字线分成的四个象限中分别刻有不同图案的标准刻度，在标准刻度的外围刻有定位圆环，在对应定位圆环的上、下、左和右方向分别刻有水平双定位线和垂直双定位线，在水平双定位线和垂直双定位线中分别刻有数字标记。

    本实用新型所产生的有益效果是：本标准器分辨率高，具有78纳米的标准周期线距，远小于目前公认的S1000标准器的线距1000纳米（1微米），是真正意义上的纳米级标准器；并且保证每个刻度周期线距的均匀性和一致性，可使得最小线距整数倍的距离都可以作为标准长度来比对；选用石英Cr膜材料作为基底材料，其膨胀系数低、性能稳定，表面Cr膜保证了良好的导电性和边缘锐度；本标准器设计独特，将横线、竖线、点阵和圆环形状的标准刻度于一体，可以满足不同形状样品的比对测量需求，从而解决了纳米尺度更准确的测量问题。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是图1中定位圆环和标准刻度的局部放大图。

具体实施方式

    以下结合附图对本实用新型作进一步说明：参照图1和图2，纳米标准器包括圆形基底1，在圆形基底1上表面圆中心位置刻有十字线2，在由十字线2分成的四个象限中分别刻有不同图案的标准刻度3，在标准刻度3的外围刻有定位圆环4，在对应定位圆环4的上、下、左和右方向分别刻有水平双定位线5和垂直双定位线6，在水平双定位线5和垂直双定位线6中分别刻有数字标记。即水平双定位线5中刻有2、4、6、8数字，垂直双定位线6中刻有1、3、5、7、9数字。

不同图案的标准刻度3包括横线标准刻度3-1（水平光栅结构）、竖线标准刻度3-2（垂直光栅结构）、点阵标准刻度3-3（圆孔结构）和圆环标准刻度3-4（同心环结构），且分别分布在每个象限中。

圆形基底1采用表面镀有Cr膜的石英材料制成，Cr膜厚度约50nm，圆形基底的直径为25mm，厚度为0.1mm。横线标准刻度3-1、竖线标准刻度3-2、点阵标准刻度3-3和圆环标准刻度3-4的刻线周期为10～20个，其中横线标准刻度3-1和竖线标准刻度3-2最小周期间距为78纳米，点阵标准刻度3-3最小周期间距为100纳米，圆环标准刻度3-4最小周期间距为92纳米。                                  

为了便于对纳米标准器进行定位，采用逐级定位方法来实现。宏观大尺寸（肉眼可辨）定位结构由光刻技术完成，由数字和圆形基底组成；微型定位结构在宏观圆形基底中心加工，采用FIB直写技术来完成，由50μm外径的定位圆环4和10μm十字线2组成，不同图案的标准刻度分布在定位圆环4和十字线2分成的四个象限中。

    在扫描电镜下，通过水平双定位线5以及垂直双定位线6可以轻松定位到其中心的定位圆环4。若提高放大倍率，可以定位到中心十字线2。根据不同的试验样品需要来选择标准刻度3。例如，试验样品需要测量横向纳米级尺度，宜选择横线标准刻度3-1，试验样品需要测量纵向纳米级尺度，宜选择竖线标准刻度3-2，试验样品需要测量任意方向纳米级尺度，宜选择点阵标准刻度3-3，如果测量圆形样品，宜选择圆环标准刻度3-4。