[发明专利]一种原位气氛热电两场测试用样品台及芯片电极自密封结构

说明书

本发明提供一种原位气氛热电两场测试用样品台及芯片电极自密封结构，采用的技术方案是：一种原位气氛热电两场测试用样品台，基于光学显微镜，包括集成电路测试台和安装有原位芯片的芯片安装台组件，关键在于，所述集成电路测试台中包括底座、安装在底座上的探针密封组件及电路板，探针限位于包括上密封板、探针导向板和下密封板的探针密封组件的连通孔中，探针导向板上开设通孔并限位有压簧，电路板下压时借助压簧形成下密封板与原位芯片之间、探针与电极之间的自密封结构。有益效果是：结构简单，易于加工，制造成本低，降低了实验成本；可以在光学显微镜下完成原位气体加热、真空加热及电学实验等多类型实验，操作简便。

技术领域

本发明涉及原位电热性能表征设备技术领域，具体涉及一种原位气氛测试用样品台及芯片电极自密封结构，尤其适用于原位气氛热电测试。

背景技术

热电及相变是材料和器件的重要性质，可以反映材料和器件的诸多物理性能，原位、实时、动态的研究材料的组成结构与物理化学性质之间的相关性，有利于促进材料的设计和性能优化，大大提高新材料的研发效率，进一步提高功能材料利用率，促进现有能源产业结构升级转型。原位透射电镜技术是将样品分散在原位芯片上，应用透射电镜在材料分子尺度或原子尺度下，观察研究材料性质-结构关系及其动态变化和研究低维结构的物理和电化学性质的先进手段。现有原位芯片可以集成越来越多的物理、化学功能，为表征材料在热学、电学环境下动态结构及性质提供原位加热及电学环境。

近年来，原位仿真环境透射电镜分析表征技术发展迅速，我国在原位透射电镜分析表征设备及分析方面也有所发展，但明显落后于世界科技强国，相关技术装备水平仍存在较大的差距。其主要问题在于，设计制作原位仿真环境和多场耦合功能样品杆系统的技术难度大，具有变温功能的透射电子显微镜样品杆结构复杂，功能单一，技术要求高，国内透射电子显微镜系统及原位仿真环境样品杆系统都是由国外公司进口，价格昂贵，造成使用需求极大而设备严重不足，一方面严重影响了试验效率和科研进展，另一方面，试验成本很高，给科研及企业增加了很大的负担。

原位透射电镜样品杆作为重要组件，其价格几乎占到透射电子显微镜价格的一半，使用者技术要求高、操作复杂、高成本及高风险，严重阻碍原位透射电镜表征技术的推广使用。所使用的原位芯片尺寸小，通电即可工作，附着在原位芯片上的加热组件、电学测试电路工艺尺寸通常都为微米或纳米级别，外流的电极接口通常为0.5mm，电极间隔最小距离为0.2mm，既要与原位芯片电极良好接触、又要保证原位气氛下加热实验中气氛的密封性，是设计原位仿真环境和多场耦合功能样品杆系统及原位样品台测试装置要考虑的重要问题。现有设备中，外流的电极接口通常是采用特制的折弯钨针与芯片电极进行接触，不具有密封作用，在气氛环境下容易电离气体，且折弯钨针为定制件，定制成本高，不具有通用性。原位透射电镜样品杆则采用上下两个原位芯片密封的方式将电极隔离出来，然后再进行电极接触连接，此结构需要耗费两个原位芯片，成本高。简化结构、降低成本，为原位芯片电极提供良好的电接触和密封，是原位气氛加热和电学测试设备中急需解决的技术问题。

发明内容

为解决现有原位电热性能表征中密封性差、成本高的技术问题，本发明提供一种原位气氛测试用样品台及芯片电极自密封结构，采用直插式探针与原位芯片电极紧密连接同时探针密封组件自适应压紧原位芯片的技术方案，实现了原位芯片性能测试中的自动密封，避免了电极电离气氛，保证了试验的准确性，同时成本大大降低，且易操作。

本发明采用的技术方案是：

一种原位气氛测试用样品台，基于光学显微镜，包括集成电路测试台和安装有原位芯片的芯片安装台组件，关键在于，所述集成电路测试台中包括底座、安装在底座上的探针密封组件及电路板，探针限位于包括上密封板、探针导向板和下密封板的探针密封组件的连通孔中，探针导向板上开设通孔并限位有压簧，电路板下压时借助压簧形成下密封板与原位芯片之间、探针与电极之间的自密封结构。