CN105973803A - 一种材料的微区光学、电学的测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明纳米材料测量技术领域，尤其涉及一种材料的微区光学、电学的测量装置及方法。微区光学、电学的测量装置包括共焦显微仪器，该共焦显微仪器包括样品台，还包括吸附在样品台上的探针座，所述探针座与样品台同步移动。同时，还提供了采用上述装置的测量方法。在本发明中通过在共焦显微仪器的样品台上设置探针座，结合此探针座的使用，可以实现在光照下对材料进行精确的I‑V电学性质测量和在器件运作过程中如栅压调控下的光学测量。

Description

一种材料的微区光学、电学的测量装置及方法
技术领域
本发明纳米材料测量技术领域，尤其涉及一种材料的微区光学、电学的测量装置及方法。
背景技术
显微光学技术，例如显微拉曼、显微荧光，因其高分辨性和低损伤性广泛应用于材料微区性质的表征。基于共焦显微系统的原位电学测量技术在材料微区性质表征方面具有独特的优势，如可以提供微区光学、电学等方面性质的原位测量。而基于探针的传统的电学测量由于探针座尺寸、重量等的限制，不能在商业化的共焦显微光学仪器上使用。
针对上述问题，提出一种能够在微区内(纳米量级)实现在光照下材料精确的I-V电学性质测量和在器件运作过程中如栅压调控下的光学测量的微区光学、电学的测量装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种材料的微区光学、电学测量装置，能够实现在光照下对材料进行精确的I-V电学性质测量和在器件运作过程中如栅压调控下的光学测量。
本发明的另一个目的在于提出一种材料的微区光学、电学测量方法，能够实现在光照下对材料进行精确的I-V电学性质测量和在器件运作过程中如栅压调控下的光学测量。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种材料的微区光学、电学的测量装置，包括共焦显微仪器，该共焦显微仪器包括样品台，其还包括吸附在样品台上的探针座，所述探针座与样品台同步移动。
作为上述材料的微区光学、电学测量装置的一种优选方案，所述探针座通过磁铁吸附在样品台上。
作为上述材料的微区光学、电学测量装置的一种优选方案，所述探针座上的探针水平设置。
作为上述材料的微区光学、电学测量装置的一种优选方案，所述探针座上设置有调整旋钮，该调整旋钮用于调整设置在探针座上探针的前后左右位置。
作为上述材料的微区光学、电学测量装置的一种优选方案，所述样品台上设置有场效应器件，所述场效应器件包括硅片和两个电极，两个电极之间设置源漏电压，通过两个探针在硅片和电极之间施加栅压。
作为上述材料的微区光学、电学测量装置的一种优选方案，所述探针座的尺寸为38mmW x 62mmD x 45mmH。
一种材料的微区光学、电学测量方法，采用如以上所述的测量装置，其包括以下步骤：
步骤A：场效应器件的制备；
步骤B：将探针座吸附在样品台上，使探针座上的探针与场效应器件的电极接触；
步骤C：在源电极和漏电极之间施加电压，同时测量两电极之间的电流，得到材料的I-V曲线；
步骤D：在样品上施加不同的栅压，测量不同电压下的样品光学特性。
作为上述材料的微区光学、电学测量方法的一种优选方案，在步骤A中，场效应器件的制备方法为：将待测薄膜样品先转移到热氧化的二氧化硅层的硅片上，标记好待测样品的位置后，将带有电极图形的掩膜版放置于样品之上，之后利用电子束蒸发镀膜的方法蒸镀金膜，完成后取下掩膜版。
作为上述材料的微区光学、电学测量方法的一种优选方案，所述二氧化硅层的厚度为285nm。
作为上述材料的微区光学、电学测量方法的一种优选方案，所述电极之间的距离不大于样品的尺寸，且电极大小不小于一毫米。
本发明的有益效果为：在本发明中通过在共焦显微仪器的样品台上设置探针座，结合此探针座的使用，可以实现在光照下对材料进行精确的I-V电学性质测量和在器件运作过程中如栅压调控下的光学测量。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的材料的微区光学、电学的测量装置的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的不同栅压调控下的样品的拉曼性质。
其中：
1：共焦显微仪；2：探针；3：电极；4：硅片；5：源漏电压；6：栅压；7：二氧化硅层。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本实施方式提供了一种材料的微区光学、电学的测量装置，尤其是一种基于共焦显微技术的微区光学、电学测量装置，该装置包括共焦显微仪器1，该共焦显微仪器1包括样品台，其中，还包括吸附在样品台上的探针座，探针座与样品台同步移动。
通过在共焦显微仪器1的样品台上设置探针座，结合此探针座的使用，可以实现在光照下对材料进行精确的I-V电学性质测量和在器件运作过程中如栅压调控下的光学测量。
具体的，探针座通过磁铁吸附在样品台上。且该探针座的尺寸为38mmW x62mmD x 45mmH。由于样品台的承重和面积的限制，通过采用上述的样式的探针座可以实现将探针座设置在样品台上。
设置在探针座上的探针2水平设置，或者是趋近于水平设置。同时，栅压调控样品光学性质实验时必须保证探针2距离样品测量中心的距离足够远，且探针2的角度最好能平行与平面或者趋近于平行于平面，在探针2与电极3接触良好的情况下，施加不同的栅压于样品上，测量不同电压下的样品的光学特性。
探针座上设置有调整旋钮，该调整旋钮用于调整设置在探针座上探针2的前后左右位置。通过对探针2位置的调整，可以确保探针2与电极3之间具有良好的接触。
样品台上设置有场效应器件，场效应器件包括硅片4和两个电极3，两个电极3之间设置源漏电压5，通过两个探针在硅片4和电极3之间施加栅压6。
为了对上述材料的光学、电学测量装置，进行进一步的说明，实施方式还提供了上述材料微区光学、电学测量方法，具体的包括以下步骤：
步骤A：场效应器件的制备；
步骤B：将探针座吸附在样品台上，使探针座上的探针2与场效应器件的电极3接触；
步骤C：在源电极和漏电极之间施加电压，同时测量两电极之间的电流，得到材料的I-V曲线；
步骤D：在样品上施加不同的栅压，测量不同电压下的样品光学特性。
在步骤A中，场效应器件的制备方法为：将待测薄膜样品先转移到热氧化的二氧化硅层7的硅片4上，标记好待测样品的位置后，将带有电极3图形的掩膜版放置于样品之上，之后利用电子束蒸发镀膜的方法蒸镀金膜，完成后取下掩膜版。
上述二氧化硅层7的厚度为285nm。电极3之间的距离不大于样品的尺寸，且电极3大小不小于一毫米。上述金膜的尺寸为几十纳米。
进一步的，本实施方式还提供了实际的材料光学、电学测量测量过程，具体的如以下所述：
首先，待测量的材料的场效应器件(FET)通过遮盖掩膜版或者通过电子束曝光的方法得到电极3图形后利用电子束蒸发镀膜的方法蒸镀一定厚度的金在样品上，最后获得相应的电学测量器件。商用的共焦显微仪器因采集效率的考虑，50X物镜的实际工作距离在5mm以内，有限的空间限制了探针能够工作的区域，因此要求电极面积要大，探针2下针的位置要尽量远离物镜，同时探针2的下针角度要尽可能的平行于样品平面。
然后，将样品放到光学仪器样品台的合适位置，把两个探针座固定在样品台上，在低倍数的物镜下找到样品的大致区域和相应的电极的位置，移动探针2使之位于电极3上方。通过扭转探针可以调节探针2位置，探针2的前后左右位置可以通过探针座对应的旋钮调节，找好电极3的位置后，慢慢调节旋钮使探针2下移并使之与电极3接触良好。
测量材料I-V电学性质时，两个探针2加压与相应的源漏电极，改变电压的大小，同时观测并记录电流值，作图后即可得到I-V曲线。测量栅压影响下的样品拉曼性质时，一探针2位于样品的某一电极，另一探针2则直接与重掺杂的硅片4基底接触，这样即可施加栅压于样品，同时可进行样品的拉曼探测，实现了栅压影响下原位拉曼测试。具体的，参照图2，图2为不同栅压调控下的样品的拉曼性质。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种材料的微区光学、电学的测量装置，包括共焦显微仪器(1)，该共焦显微仪器(1)包括样品台，其特征在于，还包括吸附在样品台上的探针座，所述探针座与样品台同步移动。
2.根据权利要求1所述的材料的微区光学、电学测量装置，其特征在于，所述探针座通过磁铁吸附在样品台上。
3.根据权利要求1所述的材料的微区光学、电学测量装置，其特征在于，所述探针座上的探针(2)水平设置。
4.根据权利要求1所述的材料的微区光学、电学测量装置，其特征在于，所述探针座上设置有调整旋钮，该调整旋钮用于调整设置在探针座上探针(2)的前后左右位置。
5.根据权利要求4所述的材料的微区光学、电学测量装置，其特征在于，所述样品台上设置有场效应器件，所述场效应器件包括硅片(4)和两个电极(3)，两个电极(3)之间设置源漏电压，通过两个探针(2)在硅片和电极(3)之间施加栅压。
6.根据权利要求1所述的材料的微区光学、电学测量装置，其特征在于，所述探针座的尺寸为38mmW x 62mmD x 45mmH。
7.一种材料的微区光学、电学测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：场效应器件的制备；
步骤B：将探针座吸附在样品台上，使探针座上的探针(2)与场效应器件的电极(3)接触；
步骤C：在源电极和漏电极之间施加电压，同时测量两电极(3)之间的电流，得到材料的I-V曲线；
步骤D：在样品上施加不同的栅压，测量不同电压下的样品光学特性。
8.根据权利要求7材料的微区光学、电学测量方法，其特征在于，在步骤A中，场效应器件的制备方法为：将待测薄膜样品先转移到热氧化的二氧化硅层(7)的硅片(4)上，标记好待测样品的位置后，将带有电极(3)图形的掩膜版放置于样品之上，之后利用电子束蒸发镀膜的方法蒸镀金膜，完成后取下掩膜版。
9.根据权利要求8所述的材料的微区光学、电学测量方法，其特征在于，所述二氧化硅层(7)的厚度为285nm。
10.根据权利要求8所述的材料的微区光学、电学测量方法，其特征在于，所述电极(3)之间的距离不大于样品的尺寸，且电极(3)大小不小于一毫米。
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