[发明专利]用带电粒子束进行液体成形

说明书

本发明涉及一种用于制备和/或处理样品的方法。所述样品包括至少一种流体，并且所述方法包括将带电粒子束引导到所述至少一种流体上并且响应于所述带电粒子束被引导到所述至少一种流体上而使所述至少一种流体流动。本发明还涉及一种用于执行所述方法的系统和计算机程序产品。

技术领域

本发明涉及纳米技术和微机械加工领域。本发明进一步涉及一种用于通过用带电粒子束照射离子液体并使其流动来制备和/或处理样品的方法。

背景技术

带电粒子束，如电子束和离子束，广泛用于显微术、成像、特定部位分析、沉积和材料烧蚀。具体地，离子束广泛用于半导体和纳米技术行业，用于制造和/或修改微观结构，如微处理器和微电池。这些利用离子束中的离子与它们照射的材料的原子相互作用的能力，从而使发射任何光子、电子、离子、中性原子或分子。由于其短波长（由于更高质量的组分粒子）和其（静电）聚焦的能力，离子束可以用于微观（或纳米级）结构的特定位点溅射或铣削。例如，包括镓（Ga⁺）离子的聚焦离子束可以用于铣削10 nm量级的特征。这在制备微处理器或微电池时可能特别有利。

具体地，聚焦离子束通常被实施以制造和/或修复集成电路。所述聚焦离子束通常可以连同前体气体一起用于在衬底上沉积微观层，如导电金属层。在微电池领域，带电粒子束不仅用于对这些微电池进行原位观察，而且还用于其制造。然而，其用于制造微电池的用途受到限制，并且主要用于固态电池，其中电极以及电解质都是固体。固态电池可能需要更复杂的制造系统，并且在一定温度范围内可能不稳定。因此，在微电池中使用液体电解质可以是优选的。可以用于此类微电池的液体电解质可以包括金属液体或离子液体。

离子液体是具有低熔点（例如，低于100℃）和通常低蒸气压的盐，其可以特别适合用作微电池或纳米电池中的电解质。由于盐的低蒸气压，所述盐即使在低压下也可以保持其液态，从而允许它们能够用于可以使用电子或离子束显微镜进行的微电池的原位观察，所述显微镜通常在范围为10^-5 Pa到10^-2 Pa的压力下操作。

通常，可以由液体注射系统将液体电解质引入到微电池中，所述液体注射系统可以允许在两个微观（或纳米级）电极之间推动电解质。例如，Randolph等人, 扫描电子显微镜中的无胶囊流体递送和束诱导电沉积（Capsule-free fluid delivery and beam-induced electrodeposition in a scanning electron microscope）, 《RSC进展（RSCAdv.）》, 2013, 3, 20016展示了使用纳米毛细管将水性电解硫酸铜（CuSO₄）溶液递送到扫描电子显微镜的低真空室中。然而，除了用于观察电池操作的显微镜系统之外，可能还必须安装液体注射系统。这可能会增加系统的复杂性和其故障率。这也可能会降低效率，因为可能必须集成和操作不同的系统。本发明技术的实施例旨在简化和提高微电池的制备和观察的效率。

进一步，本发明技术的实施例还可以用于制备和/或处理不限于微电池的不同样品。例如，它可以用于引起和/或控制流体的流动，其中流动发生在大小范围为1 µm到1 cm的衬底上。例如，这可能与生物样品的任何制备、处理和/或分析有关。

发明内容

本发明涉及可以用于进一步改进微电池和其部件的制造和/分析的方面，以及对应的方法。然而，应当理解，本文所描述的实施例中的至少一些实施例也可以用于与电池系统不同的领域。

本发明寻求克服或至少减轻现有技术的缺点和不足。更具体地，本发明的目的是提供一种用于材料制备和分析的改进方法、系统和计算机程序产品。

本发明的任选目的是提供一种用于制备如微电池等微观样品的系统和方法。具体地，本发明的任选目的是允许通过用带电粒子束照射所述液体来控制液体（如离子液体）的流动。