[发明专利]预倾斜样品夹具及样品加工方法

说明书

本发明公开了一种预倾斜样品夹具，包括：夹具器、预倾支撑台；所述夹具器内设置有小孔，针尖样品的柱形端固定在所述小孔内，所述针尖样品的尖针露于所述小孔外；所述预倾支撑台设置有与所述夹具器形状匹配的容纳槽，所述预倾支撑台与水平面的夹角为30°‑42°。本发明公开的预倾斜样品夹具能够夹持百微米级柱形针尖样品，实现清扫针尖底部的众多毛刺，提升加工效果。

技术领域

本发明涉及聚焦离子显微镜样品制备技术领域，更具体地涉及一种预倾斜样品夹具及样品加工方法。

背景技术

随着纳米科技的发展，纳米尺度制造业发展迅速，而纳米加工就是纳米制造业的核心部分，纳米加工的代表性方法就是聚焦离子束。近年来发展起来的聚焦离子束(FIB)技术利用高强度聚焦离子束对材料进行纳米加工，配合扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)、针尖增强拉曼等微观表征手段，成为了纳米级分析、制造的主要方法。目前已广泛应用于物理、生物医疗、半导体制造等领域。聚焦离子束系统除了具有成像功能外，由于离子具有较大的质量，经过加速聚焦后还可对材料和器件进行蚀刻、沉积、离子注入等加工。聚焦离子束系统的成像原理是：聚焦离子束轰击样品表面，激发二次电子、中性原子、二次离子和光子等，收集这些信号，经处理显示样品的表面形貌。目前聚焦离子束系统成像分辨率已达到0.5nm，与扫描电镜相当，但成像具有更真实反映材料表层详细形貌的优点。聚焦离子束系统的蚀刻原理是：高能聚焦离子束轰击样品时，其动能会传递给样品中的结构原子分子，产生溅射效应，从而达到不断蚀刻，即切割样品的效果。其切割定位精度能达到5nm级别，具有超高的切割精度。

STM、AFM、针尖增强拉曼是纳米级微观表征的有力手段，而精细的纳米针尖制备是获得高质量扫描图谱的前提。刻蚀纳米级别的针尖是聚焦离子束设备的一个重要应用方向。刻蚀过程用到的镓聚焦离子束镜筒与竖直方向呈54°夹角，目前用于聚焦离子束的样品台角度主要有水平0°、预倾45°、预倾90°(竖直)。而设备自带样品台只能向着镓镜筒方向正向倾斜，因此利用上述角度普通夹具均无法实现柱形针尖样品与镓离子束垂直，样品与镜筒间夹角的存在使得离子束无法刻蚀出底部平坦的针尖，边缘留有毛刺，影响刻蚀效果。而STM、AFM所采集的信号来自于针尖与样品间的相互作用，针尖附近的大量毛刺会产生多重信号，降低STM、AFM的扫描分辨率。

发明内容

针对现有技术的缺陷或者改进需求，本发明提供了一种预倾斜样品夹具及样品加工方法。

一种预倾斜样品夹具，包括：夹具器、预倾支撑台；在所述夹具器内设置有小孔，针尖样品的柱形端固定在所述小孔内，所述针尖样品的尖针露于所述小孔之外。

所述预倾支撑台具有用于定位所述夹具器的斜面，所述斜面与水平面所成的夹角为30°-42°，在所述斜面上设置有与所述夹具器形状匹配的容纳槽，所述夹具器的一端限位于所述容纳槽内。

进一步地，所述针尖样品与镓焦离子束显微镜垂直。

进一步地，所述夹具器为分体结构，包括第一分体和第二分体，在所述第一分体上和所述第二分体上分别沿轴向开设有通槽，两个通槽合围形成所述小孔。

进一步地，预倾斜样品夹具还包括至少一个紧固螺丝，所述第一分体和所述第二分体上位于所述通槽的两侧设置有螺纹孔，所述紧固螺丝穿过所述螺纹孔将所述第一分体和所述第二分体合拢固定。

进一步地，所述夹具器是圆柱体，其半径为0.3-1.5mm，高度为5-20mm；所述第一分体上位于所述通槽的两侧分别设置有两个对准容纳槽，所述第二分体上对应于两个对准容纳槽的位置设置有两个对准凸起，通过对准凸起与所述对准容纳槽的配合实现所述第一分体和所述第二分体合拢固定的预定位。

进一步地，所述容纳槽为圆柱形，半径为0.3-1.5mm，高度为2-8mm。

进一步地，所述预倾支撑台设置有沿所述容纳槽周向均布的通孔，所述通孔用于将所述容纳槽与外部贯通容纳槽，每个通孔内穿有顶丝，将所述夹具器固定。