一種材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)的測(cè)量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明納米材料測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)的測(cè)量裝置及方法。微區(qū)光學(xué)、電學(xué)的測(cè)量裝置包括共焦顯微儀器，該共焦顯微儀器包括樣品臺(tái)，還包括吸附在樣品臺(tái)上的探針座，所述探針座與樣品臺(tái)同步移動(dòng)。同時(shí)，還提供了采用上述裝置的測(cè)量方法。在本發(fā)明中通過在共焦顯微儀器的樣品臺(tái)上設(shè)置探針座，結(jié)合此探針座的使用，可以實(shí)現(xiàn)在光照下對(duì)材料進(jìn)行精確的I?V電學(xué)性質(zhì)測(cè)量和在器件運(yùn)作過程中如柵壓調(diào)控下的光學(xué)測(cè)量。
【專利說明】
一種材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)的測(cè)量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明納米材料測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)的測(cè)量裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]顯微光學(xué)技術(shù)，例如顯微拉曼、顯微焚光，因其高分辨性和低損傷性廣泛應(yīng)用于材料微區(qū)性質(zhì)的表征?；诠步癸@微系統(tǒng)的原位電學(xué)測(cè)量技術(shù)在材料微區(qū)性質(zhì)表征方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如可以提供微區(qū)光學(xué)、電學(xué)等方面性質(zhì)的原位測(cè)量。而基于探針的傳統(tǒng)的電學(xué)測(cè)量由于探針座尺寸、重量等的限制，不能在商業(yè)化的共焦顯微光學(xué)儀器上使用。
[0003]針對(duì)上述問題，提出一種能夠在微區(qū)內(nèi)(納米量級(jí))實(shí)現(xiàn)在光照下材料精確的1-V電學(xué)性質(zhì)測(cè)量和在器件運(yùn)作過程中如柵壓調(diào)控下的光學(xué)測(cè)量的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)的測(cè)量裝置及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)在光照下對(duì)材料進(jìn)行精確的1-V電學(xué)性質(zhì)測(cè)量和在器件運(yùn)作過程中如柵壓調(diào)控下的光學(xué)測(cè)量。
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在光照下對(duì)材料進(jìn)行精確的1-V電學(xué)性質(zhì)測(cè)量和在器件運(yùn)作過程中如柵壓調(diào)控下的光學(xué)測(cè)量。
[0006]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)的測(cè)量裝置，包括共焦顯微儀器，該共焦顯微儀器包括樣品臺(tái)，其還包括吸附在樣品臺(tái)上的探針座，所述探針座與樣品臺(tái)同步移動(dòng)。
[0008]作為上述材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量裝置的一種優(yōu)選方案，所述探針座通過磁鐵吸附在樣品臺(tái)上。
[0009]作為上述材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量裝置的一種優(yōu)選方案，所述探針座上的探針?biāo)皆O(shè)置。
[0010]作為上述材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量裝置的一種優(yōu)選方案，所述探針座上設(shè)置有調(diào)整旋鈕，該調(diào)整旋鈕用于調(diào)整設(shè)置在探針座上探針的前后左右位置。
[0011]作為上述材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量裝置的一種優(yōu)選方案，所述樣品臺(tái)上設(shè)置有場(chǎng)效應(yīng)器件，所述場(chǎng)效應(yīng)器件包括硅片和兩個(gè)電極，兩個(gè)電極之間設(shè)置源漏電壓，通過兩個(gè)探針在硅片和電極之間施加?xùn)艍骸?br>[0012]作為上述材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量裝置的一種優(yōu)選方案，所述探針座的尺寸為38mmff x 62mmD x 45mmH0
[0013]—種材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量方法，采用如以上所述的測(cè)量裝置，其包括以下步驟:
[0014]步驟A:場(chǎng)效應(yīng)器件的制備；
[0015]步驟B:將探針座吸附在樣品臺(tái)上，使探針座上的探針與場(chǎng)效應(yīng)器件的電極接觸；
[0016]步驟C:在源電極和漏電極之間施加電壓，同時(shí)測(cè)量?jī)呻姌O之間的電流，得到材料的1-V曲線；
[0017]步驟D:在樣品上施加不同的柵壓，測(cè)量不同電壓下的樣品光學(xué)特性。
[0018]作為上述材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量方法的一種優(yōu)選方案，在步驟A中，場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法為:將待測(cè)薄膜樣品先轉(zhuǎn)移到熱氧化的二氧化硅層的硅片上，標(biāo)記好待測(cè)樣品的位置后，將帶有電極圖形的掩膜版放置于樣品之上，之后利用電子束蒸發(fā)鍍膜的方法蒸鍍金膜，完成后取下掩膜版。
[0019]作為上述材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量方法的一種優(yōu)選方案，所述二氧化硅層的厚度為285nm。
[0020]作為上述材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量方法的一種優(yōu)選方案，所述電極之間的距離不大于樣品的尺寸，且電極大小不小于一毫米。
[0021]本發(fā)明的有益效果為:在本發(fā)明中通過在共焦顯微儀器的樣品臺(tái)上設(shè)置探針座，結(jié)合此探針座的使用，可以實(shí)現(xiàn)在光照下對(duì)材料進(jìn)行精確的1-V電學(xué)性質(zhì)測(cè)量和在器件運(yùn)作過程中如柵壓調(diào)控下的光學(xué)測(cè)量。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的不同柵壓調(diào)控下的樣品的拉曼性質(zhì)。
[0024]其中:
[0025]1:共焦顯微儀;2:探針;3:電極;4:硅片;5:源漏電壓;6:柵壓;7: 二氧化硅層。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0027]如圖1所示，本實(shí)施方式提供了一種材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)的測(cè)量裝置，尤其是一種基于共焦顯微技術(shù)的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量裝置，該裝置包括共焦顯微儀器I，該共焦顯微儀器I包括樣品臺(tái)，其中，還包括吸附在樣品臺(tái)上的探針座，探針座與樣品臺(tái)同步移動(dòng)。
[0028]通過在共焦顯微儀器I的樣品臺(tái)上設(shè)置探針座，結(jié)合此探針座的使用，可以實(shí)現(xiàn)在光照下對(duì)材料進(jìn)行精確的1-V電學(xué)性質(zhì)測(cè)量和在器件運(yùn)作過程中如柵壓調(diào)控下的光學(xué)測(cè)量。
[0029]具體的，探針座通過磁鐵吸附在樣品臺(tái)上。且該探針座的尺寸為38mmW x62mmD x45mmH。由于樣品臺(tái)的承重和面積的限制，通過采用上述的樣式的探針座可以實(shí)現(xiàn)將探針座設(shè)置在樣品臺(tái)上。
[0030]設(shè)置在探針座上的探針2水平設(shè)置，或者是趨近于水平設(shè)置。同時(shí)，柵壓調(diào)控樣品光學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須保證探針2距離樣品測(cè)量中心的距離足夠遠(yuǎn)，且探針2的角度最好能平行與平面或者趨近于平行于平面，在探針2與電極3接觸良好的情況下，施加不同的柵壓于樣品上，測(cè)量不同電壓下的樣品的光學(xué)特性。
[0031]探針座上設(shè)置有調(diào)整旋鈕，該調(diào)整旋鈕用于調(diào)整設(shè)置在探針座上探針2的前后左右位置。通過對(duì)探針2位置的調(diào)整，可以確保探針2與電極3之間具有良好的接觸。
[0032]樣品臺(tái)上設(shè)置有場(chǎng)效應(yīng)器件，場(chǎng)效應(yīng)器件包括硅片4和兩個(gè)電極3，兩個(gè)電極3之間設(shè)置源漏電壓5，通過兩個(gè)探針在硅片4和電極3之間施加?xùn)艍?。
[0033]為了對(duì)上述材料的光學(xué)、電學(xué)測(cè)量裝置，進(jìn)行進(jìn)一步的說明，實(shí)施方式還提供了上述材料微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量方法，具體的包括以下步驟:
[0034]步驟A:場(chǎng)效應(yīng)器件的制備；
[0035]步驟B:將探針座吸附在樣品臺(tái)上，使探針座上的探針2與場(chǎng)效應(yīng)器件的電極3接觸；
[0036]步驟C:在源電極和漏電極之間施加電壓，同時(shí)測(cè)量?jī)呻姌O之間的電流，得到材料的1-V曲線；
[0037]步驟D:在樣品上施加不同的柵壓，測(cè)量不同電壓下的樣品光學(xué)特性。
[0038]在步驟A中，場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法為:將待測(cè)薄膜樣品先轉(zhuǎn)移到熱氧化的二氧化硅層7的硅片4上，標(biāo)記好待測(cè)樣品的位置后，將帶有電極3圖形的掩膜版放置于樣品之上，之后利用電子束蒸發(fā)鍍膜的方法蒸鍍金膜，完成后取下掩膜版。
[0039]上述二氧化硅層7的厚度為285nm。電極3之間的距離不大于樣品的尺寸，且電極3大小不小于一毫米。上述金膜的尺寸為幾十納米。
[0040]進(jìn)一步的，本實(shí)施方式還提供了實(shí)際的材料光學(xué)、電學(xué)測(cè)量測(cè)量過程，具體的如以下所述:
[0041]首先，待測(cè)量的材料的場(chǎng)效應(yīng)器件(FET)通過遮蓋掩膜版或者通過電子束曝光的方法得到電極3圖形后利用電子束蒸發(fā)鍍膜的方法蒸鍍一定厚度的金在樣品上，最后獲得相應(yīng)的電學(xué)測(cè)量器件。商用的共焦顯微儀器因采集效率的考慮，50X物鏡的實(shí)際工作距離在5_以內(nèi)，有限的空間限制了探針能夠工作的區(qū)域，因此要求電極面積要大，探針2下針的位置要盡量遠(yuǎn)離物鏡，同時(shí)探針2的下針角度要盡可能的平行于樣品平面。
[0042]然后，將樣品放到光學(xué)儀器樣品臺(tái)的合適位置，把兩個(gè)探針座固定在樣品臺(tái)上，在低倍數(shù)的物鏡下找到樣品的大致區(qū)域和相應(yīng)的電極的位置，移動(dòng)探針2使之位于電極3上方。通過扭轉(zhuǎn)探針可以調(diào)節(jié)探針2位置，探針2的前后左右位置可以通過探針座對(duì)應(yīng)的旋鈕調(diào)節(jié)，找好電極3的位置后，慢慢調(diào)節(jié)旋鈕使探針2下移并使之與電極3接觸良好。
[0043]測(cè)量材料1-V電學(xué)性質(zhì)時(shí)，兩個(gè)探針2加壓與相應(yīng)的源漏電極，改變電壓的大小，同時(shí)觀測(cè)并記錄電流值，作圖后即可得到1-V曲線。測(cè)量柵壓影響下的樣品拉曼性質(zhì)時(shí)，一探針2位于樣品的某一電極，另一探針2則直接與重?fù)诫s的硅片4基底接觸，這樣即可施加?xùn)艍河跇悠?，同時(shí)可進(jìn)行樣品的拉曼探測(cè)，實(shí)現(xiàn)了柵壓影響下原位拉曼測(cè)試。具體的，參照?qǐng)D2，圖2為不同柵壓調(diào)控下的樣品的拉曼性質(zhì)。
[0044]以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它【具體實(shí)施方式】，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)的測(cè)量裝置，包括共焦顯微儀器(I)，該共焦顯微儀器(I)包括樣品臺(tái)，其特征在于，還包括吸附在樣品臺(tái)上的探針座，所述探針座與樣品臺(tái)同步移動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量裝置，其特征在于，所述探針座通過磁鐵吸附在樣品臺(tái)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量裝置，其特征在于，所述探針座上的探針(2)水平設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量裝置，其特征在于，所述探針座上設(shè)置有調(diào)整旋鈕，該調(diào)整旋鈕用于調(diào)整設(shè)置在探針座上探針(2)的前后左右位置。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量裝置，其特征在于，所述樣品臺(tái)上設(shè)置有場(chǎng)效應(yīng)器件，所述場(chǎng)效應(yīng)器件包括硅片(4)和兩個(gè)電極(3)，兩個(gè)電極(3)之間設(shè)置源漏電壓，通過兩個(gè)探針(2)在硅片和電極(3)之間施加?xùn)艍骸?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量裝置，其特征在于，所述探針座的尺寸為38mmW x 62mmP x 45mmH07.—種材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟A:場(chǎng)效應(yīng)器件的制備； 步驟B:將探針座吸附在樣品臺(tái)上，使探針座上的探針(2)與場(chǎng)效應(yīng)器件的電極(3)接觸； 步驟C:在源電極和漏電極之間施加電壓，同時(shí)測(cè)量?jī)呻姌O(3)之間的電流，得到材料的1-V曲線； 步驟D:在樣品上施加不同的柵壓，測(cè)量不同電壓下的樣品光學(xué)特性。8.根據(jù)權(quán)利要求7材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量方法，其特征在于，在步驟A中，場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法為:將待測(cè)薄膜樣品先轉(zhuǎn)移到熱氧化的二氧化硅層(7)的硅片(4)上，標(biāo)記好待測(cè)樣品的位置后，將帶有電極(3)圖形的掩膜版放置于樣品之上，之后利用電子束蒸發(fā)鍍膜的方法蒸鍍金膜，完成后取下掩膜版。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量方法，其特征在于，所述二氧化硅層(7)的厚度為285nm。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的材料的微區(qū)光學(xué)、電學(xué)測(cè)量方法，其特征在于，所述電極(3)之間的距離不大于樣品的尺寸，且電極(3)大小不小于一毫米。
【文檔編號(hào)】G01N27/00GK105973803SQ201610305589
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】李娟 , 張小嫻, 王婷, 曾齊斌, 秦靚, 裘曉輝
【申請(qǐng)人】國家納米科學(xué)中心