[实用新型]一种转移微纳样品的结构

说明书

本实用新型涉及材料显微实验设备技术领域，提供了一种转移微纳样品的结构，包括载物板、挡板以及基体；载物板与挡板连接呈“L”型，载物板的一端与基体相连；载物板上沿靠近基体的方向依次为样品区、过渡区以及粘接区；样品区用于搭载待测材料块，粘接区用于与目标载体进行连接。本实用新型实施例提供的转移微纳样品的结构，可以避免样品转移过程中受到离子束辐照产生的轰击、注入和溅射损伤和粘接沉积时的污染；通过设置过渡区还可以避免切削和沉积时的溅射损伤和污染；由于样品区的形状可以根据待测材料块的形状进行设置，有利于基于MEMS芯片的透射电镜原位力学平台实现更多加载功能，应用到更广泛的材料领域。

技术领域

本实用新型涉及材料显微实验设备技术领域，特别是涉及一种转移微纳样品的结构。

背景技术

透射电子显微镜(TEM)能够在微纳至亚埃尺度研究材料的结构、成分和缺陷等。近几十年来原位TEM技术的发展又大力推进了材料显微结构-性能关系的研究。TEM原位实验是指在TEM中向样品施加各种外场(包括力、热、电、光等)，观察记录样品的响应过程，从纳米甚至亚埃尺度揭示性能-结构关系。

TEM原位实验通常对样品的尺寸、形状有特殊的要求，特别是各种力学实验。另一方面，TEM原位研究通常针对材料中的特殊微观结构(如特定相，界面，缺陷等)。聚焦离子束双束系统(SEM-FIB 系统)很好地满足了原位TEM研究的制样需求。SEM-FIB系统集成了电子枪、离子枪、气体沉积源，精密三维移动机械探针，再配有智能的精密样品台，可以在待测材料表面选定区域进行定点切削、粘接、提取、转移、精密加工和减薄。这一技术称为块体取样技术，具有定位准确、加工精度高，速度快等特点，已广泛应用于TEM样品制备中。

SEM-FIB系统的超高定位精度得益于呈一定角度的电子束和离子束双束图像构成的立体视野，可以准确定位观察区域内某一点在三维空间中的位置。但离子束辐照会在样品表面一定深度内造成离子轰击损伤，离子注入污染等，对观察区域附近的位置还会产生一定程度的溅射。在定点切削时，由于使用束流较大，对切削点附近区域影响更大。此外，气体沉积连接时沉积颗粒也会附着在观察区域的样品表面，造成污染。而TEM样品需要足够薄以使电子束透过，一旦加工完成，无法承受离子束直接辐照、溅射和沉积颗粒附着等损伤。由于上述原因，用块体取样技术制备TEM样品时，通常先取出较厚的待测样品块，转移粘接至最终搭载位置后再进行最终加工和减薄。后续不再经历离子束观察。

另一方面，原位加载性能的要求也不断提升，随着半导体加工精度的不断提高和微机电系统(MEMS)驱动器、传感器的迅速发展， MEMS技术被越来越广泛地应用于TEM原位实验平台开发中。世界各地的研究单位和仪器公司先后研发了可实现力、热、电施加的MEMS芯片并成功应用于原位实验研究中，如Bruker公司纳米压痕仪PI-95配套使用的PTP结构，DENSsolutions公司生产的加热芯片，北京工业大学、美国西北大学等分别独立研发的MEMS力学芯片等。但由于MEMS芯片通常为封闭结构，样品搭载位置处于芯片内部，被四周的其他结构所包围，无法为后续的聚焦离子束加工和减薄提供足够视野，进而难以制备形状尺寸满足多种原位实验要求的样品。

Duchamp等人在使用DENSsolutions公司的MEMS加热芯片时设计了一种先搭载后减薄的方法制备加热样品。解决思路是偏离 MEMS芯片表面一定角度进行减薄。但对于MEMS力学芯片，其驱动能力十分有限，通常只能沿某一方向提供几微米的驱动位移。因此对样品搭载的精度要求很高。如对于压缩类加载实验，需要将压缩样品固定于压头运动路径内距压头较近处。先搭载后减薄的技术路线难以保证距离合适。

由于上述原因，现有技术中，采用MEMS芯片制备的原位TEM 样品多为无需后续减薄的纳米线和薄膜材料，而使用SEM-FIB系统转移过程中，由于缺少可以在离子束下安全转移加工完成的TEM样品的结构，上述两类材料会受到沉积时的轰击、注入和溅射损伤，使得MEMS原位力学平台无法实现更多加载功能，也无法应用到更广泛的材料领域。

实用新型内容