CN109839392A - 一种自支撑薄膜类透射电镜样品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及透射电子显微镜样品制备技术领域，具体为一种自支撑薄膜类透射电镜样品及其制备方法。该薄膜类材料包括：利用物理和化学气相沉积方法，例如磁控溅射沉积技术制备的自支撑金属材料、非金属材料、复合材料等。该方法包括：利用超薄的自支撑碳纳米管薄膜作为基体，经过酒精处理后，使得原本蓬松的CNTs薄膜收缩，然后利用磁控溅射沉积技术制备所需材料薄膜(如前所述的金属、非金属、复合材料等)，这层材料与采用传统基底生长出来的薄膜的显微结构和成分一致。最后将制备所得的材料直接进行离子减薄，获得适合于透射电镜观察的样品。该方法不仅工序简单，还能提高实验人员的效率和成功率，是一种非常简单却也行之有效的方法。

Description

一种自支撑薄膜类透射电镜样品及其制备方法

技术领域

本发明涉及透射电子显微镜样品制备技术领域，具体为一种自支撑薄膜类透射电镜样品及其制备方法。

背景技术

自20世纪70年代出现具有高分辨率的透射电镜和分析电镜后，透射电镜的分辨水平日臻细微，功能更趋多样，这使得透射电子显微镜逐渐成为现代实验室中一种不可或缺的研究晶体结构和化学组成的综合仪器。随着透射电子显微镜的分辨水平日益增加，对透射电镜样品的制备提出更为苛刻的要求，在不引入制样过程中带来缺陷的前提下尽可能的减小样品的厚度，这十分考验实验人员透射电镜样品制备技术及技巧。众所周知，透射电镜样品制备在透射电子显微镜研究中起着非常重要的作用，一个好的样品可以带来不可思议的效果，目前已经发展出多种制备方法，主要的传统透射电镜样品制备方法有：电解双喷、超薄切片、聚焦离子束(FIB)、离子减薄等。

近年来，随着微/纳米技术的不断发展，以信息技术领域中的超大规模集成电路(ULIC)、微芯片等不断高度集成化为主要发展方向，金属及半导体薄膜的力学性能、电学性能、热学性能以及显微结构等越来越受到广大科研人员及企业研发人员的广泛关注。由于薄膜材料往往通过溅射、沉积等方法制备，材料内部的微观结构尺寸往往也具有微/纳米量级，所以透射电子显微镜在研究薄膜材料的显微结构方面就显得尤为重要。然而，传统的薄膜类材料制备透射电镜样品需经过手工打磨减薄、机械减薄和离子减薄三步，工艺复杂，耗时较多，成功率不高，实验人员往往在制备电镜样品上消耗较多的精力，使得薄膜材料的显微结构研究变得十分困难。

制备薄膜材料透射电镜样品的关键是去掉薄膜背后的基底，这耗费制备薄膜类电镜样品的大部分时间和精力，这种制备方法往往成功率不高，耗费大量的时间和精力也得不到想要的可观察的透射电镜样品。若能直接沉积得到自支撑薄膜而后直接进行离子减薄，就会使得制备电镜样品的时间大大缩短，并能提高制备电镜样品的成功率。

发明内容

为了解决上述棘手问题，本发明的目的在于提供一种自支撑薄膜类透射电镜样品及其制备方法，相对于传统方法来说，这种透射电镜样品的制备时间大大缩短，制备电镜样品的成功率增加。

本发明的技术方案是：

一种自支撑薄膜类透射电镜样品，该自支撑薄膜类透射电镜样品包括超薄的CNTs薄膜基体以及均匀沉积在CNTs薄膜基体管束表面的薄膜材料，利用单面和双面离子减薄，形成自支撑薄膜类材料的透射电镜样品。

所述的自支撑薄膜类透射电镜样品，CNTs薄膜作为基体，由随机取向分布且直径为2～20nm的束状碳纳米管所构成，CNTs薄膜内的碳纳米管长度在5～50μm。

所述的自支撑薄膜类透射电镜样品，利用物理或化学气相沉积方法，均匀沉积在CNTs薄膜基体管束表面的薄膜材料包括金属材料、非金属材料或复合材料。

所述的自支撑薄膜类透射电镜样品的制备方法，标准透射电镜样品制备的具体步骤如下：

(S1)自支撑CNTs薄膜装样用的标准透射电镜载网准备：

选择钼环、铜环或镍环标准透射电镜载网，对其进行表面溶液清洗处理，具体清洗步骤如下：首先丙酮超声清洗20～40min，然后无水乙醇超声清洗20～40min，最后依次用丙酮、无水乙醇以及去离子水冲洗，吹干；

(S2)自支撑CNTs薄膜准备：

使用步骤(S1)中所述的钼环、铜环或镍环标准透射电镜载网，将CNTs薄膜从基底脱离，形成吸附在载网上的CNTs薄膜，载网中间镂空部分CNTs薄膜悬空；

(S3)自支撑CNTs薄膜预处理：

将吸附有CNTs薄膜的透射电镜载网浸入酒精中，拿出等待酒精完全挥发，保证CNTs薄膜由原本的蓬松状态收缩；

(S4)磁控溅射沉积样品准备：

将步骤(S3)中完成酒精处理的载有CNTs薄膜的透射电镜载网使用导热银胶粘附在可加热和旋转的样品台上，样品与靶材间距为5～15cm；

(S5)磁控溅射沉积

在磁控溅射沉积系统内进行多靶/单靶共溅射或反应溅射，薄膜层生长条件为：背景真空度为(1～2)×10^-7Torr，工作气体为2×10^-3～2×10^-2Torr的氩气，生长加热温度范围为室温～800℃，沉积功率为20～300W，样品支架旋转速度为1～20转/分钟，利用磁控溅射在CNTs薄膜基体管束表面均匀沉积薄膜材料；

(S6)离子减薄

将步骤(S5)中利用磁控溅射沉积得到的薄膜材料放入离子减薄设备中，通过离子减薄技术，选用3.5～5.5kV的高压，3～5°的角度，首先进行单面的离子减薄，将背面的一层较薄的CNTs薄膜减掉，然后改为双面的离子减薄，直至出现薄区，从而得到适合于透射电镜观察的样品。

所述的自支撑薄膜类透射电镜样品的制备方法，原位透射电镜拉伸样品制备的具体步骤如下：

(S1)原位透射电镜基片准备：

选择原位透射电镜拉伸样品基片，对其进行表面溶液清洗处理，具体清洗步骤如下：首先丙酮超声清洗20～40min，然后无水乙醇超声清洗20～40min，最后依次用丙酮、无水乙醇以及去离子水冲洗，吹干；

(S2)自支撑CNTs薄膜准备：

使用步骤(S1)中所述的原位透射电镜拉伸样品基片，将CNTs薄膜从基底脱离，形成吸附在基片上的CNTs薄膜，然后采用激光加工技术，将CNTs薄膜切割成所需尺寸，原位透射电镜拉伸样品基片上镂空部分的CNTs薄膜悬空；

(S3)自支撑CNTs薄膜预处理：

将吸附有CNTs薄膜的原位透射电镜拉伸样品基片浸入酒精中，拿出等待酒精完全挥发，保证CNTs薄膜由原本的蓬松状态收缩；

(S4)磁控溅射沉积样品准备：

将步骤(S3)中完成酒精处理的载有CNTs薄膜的原位透射电镜拉伸样品基片使用导热银胶粘附在可加热和旋转的样品台上，样品与靶材间距为5～15cm；

(S5)磁控溅射沉积

在磁控溅射沉积系统内进行多靶/单靶共溅射或反应溅射，薄膜层生长条件为：背景真空度为(1～2)×10^-7Torr，工作气体为2×10^-3～2×10^-2Torr的氩气，生长加热温度范围为室温～800℃，沉积功率为20～300W，样品支架旋转速度为1～20转/分钟，利用磁控溅射在CNTs薄膜基体管束表面均匀沉积薄膜材料；

(S6)离子减薄

将步骤(S5)中利用磁控溅射沉积得到的薄膜材料放入离子减薄设备中，通过离子减薄技术，选用3.5～5.5kV的高压，3～5°的角度，首先进行单面的离子减薄，将背面的一层较薄的CNTs薄膜减掉，然后改为双面的离子减薄，直至出现薄区，从而得到适合于透射电镜观察的样品。

所述的自支撑薄膜类透射电镜样品的制备方法，CNTs薄膜作为基体，经过酒精处理，使得原本蓬松的CNTs薄膜收缩，将其厚度由0.5～2μm减小到20～40nm。

所述的自支撑薄膜类透射电镜样品的制备方法，薄膜材料完全填平CNTs薄膜基体中的孔隙，并继续生长至形成致密薄膜，薄膜厚度为800nm～1μm。

本发明的设计思想如下：

首先，对于薄膜材料来说，利用磁控溅射沉积技术的话，在沉积过程中基片是不可避免的，若想得到自支撑的薄膜来进行透射电镜观察，需要在沉积完成后将薄膜与基片分开，由于薄膜与基片之间良好的结合力，这使得将薄膜与基片分离变得十分困难。所以我们选择超薄CNTs薄膜作为基体，经过酒精处理，变成30nm左右的超薄薄膜，由于CNTs薄膜在等离子体轰击条件时容易发生断裂从而整片脱落，这就使得沉积的薄膜可以较为容易的与基片分离从而得到自支撑的薄膜，解决传统方法难以得到自支撑薄膜的问题。其次，为了使得利用CNTs作为基体的薄膜形貌与传统基片上沉积薄膜的形貌一致，我们需要沉积较厚的所需材料，将酒精处理收缩为30nm左右的超薄CNTs薄膜中的孔隙完全填平，进而继续生长为致密薄膜，保证生长出来的薄膜与采用传统基底生长出来的薄膜是一致的，可以利用本发明方法代替传统制备薄膜类透射电镜样品的方法。

正是基于以上两点主要的指导设计思想，本发明成功实现采用超薄CNTs薄膜作为基体，利用磁控溅射沉积技术生长的各种薄膜材料的透射电镜样品制备，本发明提供的方法工序简单，节省时间，提高成功率，可以成功替代传统制备透射电镜方法。

本发明的优点及有益效果如下：

1、本发明结合物理和化学气相沉积技术，可适用于各种薄膜材料，如：金属材料、非金属材料以及复合材料等。

2、本发明中使用的超薄CNTs薄膜基体可以通过激光加工，切割成任意尺寸，不仅仅局限于直径3mm的透射电镜样品制备，有特殊尺寸要求的原位力学、热学或特殊气氛的透射电镜样品也可以通过本发明提供的制备方法制备。

3、本发明所使用的方法工序简单，避免传统的薄膜类样品制备中的手工打磨减薄、机械减薄两步，且传统的薄膜类透射电镜样品的制备步骤中的离子减薄一步由于需要首先减掉剩余的10～20μm的基底，而沉积的薄膜往往仅有百纳米量级甚至更薄，这就使得在离子减薄的时间分配中，基底占据大部分的时间，且基底往往较脆，使得这种方法制备的透射电镜样品具有非常低的成功率。然而，本发明中提供的制备薄膜类透射电镜样品的方法，节省离子减薄过程中减薄基底的过程，直接减薄薄膜，这就大大节约实验人员制备薄膜类透射电镜样品的时间，提高制备薄膜类透射电镜样品的成功率。

附图说明

图1是标准透射电镜样品制备流程图。

图2(a)是自支撑CNTs薄膜吸附在标准透射电镜载网的示意图。

图2(b)是利用磁控溅射沉积技术沉积得到的薄膜材料的截面示意图。图中，1薄膜材料；2标准透射电镜载网；3、CNTs薄膜。

图3是原位透射电镜拉伸样品制备流程图。

图4是原位透射电镜拉伸样品示意图。图中，1薄膜材料；3、CNTs薄膜；4原位透射电镜拉伸样品基片。

具体实施方式

在具体实施过程中，本发明薄膜类材料包括：利用物理和化学气相沉积方法，例如磁控溅射沉积技术制备的自支撑金属材料、非金属材料、复合材料等。该方法包括：利用超薄的自支撑碳纳米管(Carbon Nanotubes，CNTs)薄膜作为基体，经过酒精处理后，使得原本蓬松的CNTs薄膜收缩，将其厚度由1μm左右减小到30nm左右。将预处理后的CNTs薄膜在0.2～2Pa气压，30～800℃的温度下，利用磁控溅射沉积技术制备所需材料薄膜(如前所述的金属、非金属、复合材料等)，薄膜厚度应在800nm～1μm。这层沉积的材料完全填平CNTs薄膜基体中的孔隙，并继续生长至形成致密薄膜，这可以保证生长出来的薄膜与采用传统基底生长出来的薄膜的显微结构和成分是一致的，可以利用本发明方法代替传统制备薄膜类透射电镜样品的方法。该层材料制备完成后，即可利用离子减薄技术，首先单面减掉背面的CNTs薄膜，而后双面减薄，直至产生薄区。这样，就得到薄膜类材料的透射电镜样品。传统的薄膜类材料制备透射电镜样品需经过手工打磨减薄、机械减薄和离子减薄三步，耗时耗力，且成功率不高，实验人员往往在制备电镜样品上消耗较多的精力。而采用CNTs作为基体，直接进行减薄的方法，不仅工序简单，还大大减少实验人员制备透射电镜样品的时间和精力，增加制备自支撑薄膜类样品的成功率，提高工作效率，是一种非常简单却也行之有效的方法。

本发明的核心思想在于，通过在磁控溅射沉积过程中引入超薄CNTs薄膜作为基体，代替传统薄膜中的硅片或二氧化硅等基片，且保证沉积得到的薄膜可以完全填平CNTs中的孔隙，且能继续生长为与传统基片上生长薄膜显微结构和成分一致的致密薄膜，这样在后续透射电镜样品制备过程中，避免传统的薄膜类透射电镜样品制备中的手工打磨减薄、机械减薄两步，直接减薄薄膜，这就大大节约实验人员制备薄膜类透射电镜样品的时间，提高制备薄膜类透射电镜样品的成功率。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例1

参照图1，标准透射电镜样品制备的具体步骤如下：

(S1)自支撑CNTs薄膜装样用的标准透射电镜载网准备：

选择钼环、铜环、镍环等标准透射电镜载网，对其进行表面溶液清洗处理，具体清洗步骤如下：首先丙酮超声清洗40min，然后无水乙醇超声清洗40min，最后依次用丙酮、无水乙醇以及去离子水冲洗，吹干；

(S2)自支撑CNTs薄膜准备：

参照图2(a)，使用步骤(S1)中所述的钼环、铜环、镍环等标准透射电镜载网2，将CNTs薄膜3从基底脱离，形成吸附在载网上的CNTs薄膜3，载网中间镂空部分CNTs薄膜3是悬空的。

(S3)自支撑CNTs薄膜预处理：

将吸附有CNTs薄膜的透射电镜载网浸入酒精中，拿出等待酒精完全挥发，保证CNTs薄膜由原本的蓬松状态收缩；

超薄自支撑CNTs薄膜基体在未处理前呈现蓬松状态，为了使得沉积在其上的薄膜致密(与沉积在平面基底硅片或二氧化硅基底上的薄膜形貌一致)，该CNTs薄膜基体需经过酒精处理，使得其收缩为厚度约30nm的薄膜。然后，利用磁控溅射沉积技术，在其上沉积一层900nm的薄膜材料，使沉积的材料完全覆盖CNTs中的孔隙，并继续生长为致密薄膜。

CNTs容易在等离子体轰击作用下发生断裂，从而整片脱落。利用这一点，可以非常简单有效的将上述磁控溅射沉积得到的样品利用离子减薄技术去除，获得适合于透射电镜观察的样品。

(S4)磁控溅射沉积样品准备：

将步骤(S3)中完成酒精处理的载有CNTs薄膜的透射电镜载网使用导热银胶粘附在可加热和旋转的样品台上，样品与靶材间距为10cm；

(S5)磁控溅射沉积

参照图2(b)，标准透射电镜样品载网2上吸附CNTs薄膜3，标准透射电镜样品载网2中间镂空部分的CNTs薄膜3悬空。在磁控溅射沉积系统内进行多靶/单靶共溅射或反应溅射，薄膜层生长条件为：背景真空度为2×10^-7Torr，工作气体为5×10^-3Torr的高纯氩气(体积纯度≥99.999％)，生长加热温度为200℃，沉积功率为100W，样品支架旋转速度为10转/分钟，利用磁控溅射沉积薄膜材料1，其中沉积材料包括金属材料、非金属材料以及复合材料等。

(S6)离子减薄

将步骤(S5)中利用磁控溅射沉积得到的薄膜材料放入model-1050离子减薄设备中，选用5.0kV的高压，3°的角度，首先进行单面的离子减薄，将背面的一层较薄的CNTs薄膜全部减掉，由于CNTs薄膜厚度很薄且为接近透明的，很难判断是否全部减掉，因而此过程需光学显微镜以及扫描电子显微镜的辅助，帮助判断CNTs薄膜的减薄进程；然后改为双面的离子减薄，直至出现薄区，从而得到适合于透射电镜观察的样品。

采用这种方法，可以成功制备出利用磁控溅射沉积技术制备薄膜的透射电镜样品，避免传统的薄膜类透射电镜样品制备中的手工打磨减薄、机械减薄两步，直接减薄薄膜，这就大大节约实验人员制备薄膜类透射电镜样品的时间，提高制备薄膜类透射电镜样品的成功率。

实施例2

参照图3，原位透射电镜拉伸样品制备的具体步骤如下：

(S1)原位透射电镜基片准备：

选择原位透射电镜拉伸样品基片，对其进行表面溶液清洗处理，具体清洗步骤如下：首先丙酮超声清洗40min，然后无水乙醇超声清洗40min，最后依次用丙酮、无水乙醇以及去离子水冲洗，吹干；

(S2)自支撑CNTs薄膜准备：

参照图4，使用步骤(S1)中所述的原位透射电镜拉伸样品基片4，将CNTs薄膜3从基底脱离，形成吸附在基片上的CNTs薄膜3，然后采用激光加工技术，将CNTs薄膜3切割成所需尺寸，原位透射电镜拉伸样品基片4上镂空部分的CNTs薄膜3是悬空的。

(S3)自支撑CNTs薄膜预处理：

将吸附有CNTs薄膜的原位透射电镜拉伸样品基片浸入酒精中，拿出等待酒精完全挥发，保证CNTs薄膜由原本的蓬松状态收缩；

超薄自支撑CNTs薄膜基体在未处理前呈现蓬松状态，为了使得沉积在其上的薄膜致密(与沉积在平面基底硅片或二氧化硅基底上的薄膜形貌一致)，该CNTs薄膜基体需经过酒精处理，使得其收缩为厚度约30nm的薄膜。然后，利用磁控溅射沉积技术，在其上沉积一层1μm的薄膜材料，使沉积的材料完全覆盖CNTs中的孔隙，并继续生长为致密薄膜。

CNTs容易在等离子体轰击作用下发生断裂，从而整片脱落。利用这一点，可以非常简单有效的将上述磁控溅射沉积得到的样品利用离子减薄技术去除，获得适合于透射电镜观察的样品。

(S4)磁控溅射沉积样品准备：

将步骤(S3)中完成酒精处理的载有CNTs薄膜的原位透射电镜拉伸样品基片使用导热银胶粘附在可加热和旋转的样品台上，样品与靶材间距为10cm；

(S5)磁控溅射沉积

参照图4，在磁控溅射沉积系统内进行多靶/单靶共溅射或反应溅射，薄膜层生长条件为：背景真空度为2×10^-7Torr，工作气体为5×10^-3Torr的高纯氩气(体积纯度≥99.999％)，生长加热温度为300℃，沉积功率为200W，样品支架旋转速度为10转/分钟，利用磁控溅射沉积薄膜材料1，其中沉积材料包括金属材料、非金属材料以及复合材料等。

(S6)离子减薄

将步骤(S5)中利用磁控溅射沉积得到的薄膜材料放入model-1050离子减薄设备中，选用5.0kV的高压，4°的角度，首先进行单面的离子减薄，将背面的一层较薄的CNTs薄膜减掉全部减掉，由于CNTs薄膜厚度很薄且为接近透明的，很难判断是否全部减掉，因而此过程需光学显微镜以及扫描电子显微镜的辅助，帮助判断CNTs薄膜的减薄进程；然后改为双面的离子减薄，直至出现薄区，从而得到适合于透射电镜观察的样品。

由于薄膜材料难以获得此种原位透射电镜拉伸样品所需尺寸的自支撑薄膜材料，使得薄膜材料往往不适用于此原位拉伸试验。然而，采用这种方法，可以成功制备出用于原位透射电镜拉伸试验的薄膜类透射电镜样品，并且有特殊尺寸要求的原位力学、热学或特殊气氛的透射电镜样品也可以通过这种思路来制备。

以上对本发明所提供的一种自支撑薄膜类透射电镜样品及其制备方法做详细介绍。本文中应用具体个例对本发明的原理及实施方式进行阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通实验人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自支撑薄膜类透射电镜样品，其特征在于：该自支撑薄膜类透射电镜样品包括超薄的CNTs薄膜基体以及均匀沉积在CNTs薄膜基体管束表面的薄膜材料，利用单面和双面离子减薄，形成自支撑薄膜类材料的透射电镜样品。

2.根据权利要求1所述的自支撑薄膜类透射电镜样品，其特征在于：CNTs薄膜作为基体，由随机取向分布且直径为2～20nm的束状碳纳米管所构成，CNTs薄膜内的碳纳米管长度在5～50μm。

3.根据权利要求1所述的自支撑薄膜类透射电镜样品，其特征在于：利用物理或化学气相沉积方法，均匀沉积在CNTs薄膜基体管束表面的薄膜材料包括金属材料、非金属材料或复合材料。

4.一种权利要求1至3之一所述的自支撑薄膜类透射电镜样品的制备方法，其特征在于，标准透射电镜样品制备的具体步骤如下：

(S1)自支撑CNTs薄膜装样用的标准透射电镜载网准备：

选择钼环、铜环或镍环标准透射电镜载网，对其进行表面溶液清洗处理，具体清洗步骤如下：首先丙酮超声清洗20～40min，然后无水乙醇超声清洗20～40min，最后依次用丙酮、无水乙醇以及去离子水冲洗，吹干；

(S2)自支撑CNTs薄膜准备：

使用步骤(S1)中所述的钼环、铜环或镍环标准透射电镜载网，将CNTs薄膜从基底脱离，形成吸附在载网上的CNTs薄膜，载网中间镂空部分CNTs薄膜悬空；

(S3)自支撑CNTs薄膜预处理：

将吸附有CNTs薄膜的透射电镜载网浸入酒精中，拿出等待酒精完全挥发，保证CNTs薄膜由原本的蓬松状态收缩；

(S4)磁控溅射沉积样品准备：

将步骤(S3)中完成酒精处理的载有CNTs薄膜的透射电镜载网使用导热银胶粘附在可加热和旋转的样品台上，样品与靶材间距为5～15cm；

(S5)磁控溅射沉积

在磁控溅射沉积系统内进行多靶/单靶共溅射或反应溅射，薄膜层生长条件为：背景真空度为(1～2)×10^-7Torr，工作气体为2×10^-3～2×10^-2Torr的氩气，生长加热温度范围为室温～800℃，沉积功率为20～300W，样品支架旋转速度为1～20转/分钟，利用磁控溅射在CNTs薄膜基体管束表面均匀沉积薄膜材料；

(S6)离子减薄

将步骤(S5)中利用磁控溅射沉积得到的薄膜材料放入离子减薄设备中，通过离子减薄技术，选用3.5～5.5kV的高压，3～5°的角度，首先进行单面的离子减薄，将背面的一层较薄的CNTs薄膜减掉，然后改为双面的离子减薄，直至出现薄区，从而得到适合于透射电镜观察的样品。

5.一种权利要求1至3之一所述的自支撑薄膜类透射电镜样品的制备方法，其特征在于，原位透射电镜拉伸样品制备的具体步骤如下：

(S1)原位透射电镜基片准备：

选择原位透射电镜拉伸样品基片，对其进行表面溶液清洗处理，具体清洗步骤如下：首先丙酮超声清洗20～40min，然后无水乙醇超声清洗20～40min，最后依次用丙酮、无水乙醇以及去离子水冲洗，吹干；

(S2)自支撑CNTs薄膜准备：

使用步骤(S1)中所述的原位透射电镜拉伸样品基片，将CNTs薄膜从基底脱离，形成吸附在基片上的CNTs薄膜，然后采用激光加工技术，将CNTs薄膜切割成所需尺寸，原位透射电镜拉伸样品基片上镂空部分的CNTs薄膜悬空；

(S3)自支撑CNTs薄膜预处理：

将吸附有CNTs薄膜的原位透射电镜拉伸样品基片浸入酒精中，拿出等待酒精完全挥发，保证CNTs薄膜由原本的蓬松状态收缩；

(S4)磁控溅射沉积样品准备：

将步骤(S3)中完成酒精处理的载有CNTs薄膜的原位透射电镜拉伸样品基片使用导热银胶粘附在可加热和旋转的样品台上，样品与靶材间距为5～15cm；

(S5)磁控溅射沉积

在磁控溅射沉积系统内进行多靶/单靶共溅射或反应溅射，薄膜层生长条件为：背景真空度为(1～2)×10^-7Torr，工作气体为2×10^-3～2×10^-2Torr的氩气，生长加热温度范围为室温～800℃，沉积功率为20～300W，样品支架旋转速度为1～20转/分钟，利用磁控溅射在CNTs薄膜基体管束表面均匀沉积薄膜材料；

(S6)离子减薄

将步骤(S5)中利用磁控溅射沉积得到的薄膜材料放入离子减薄设备中，通过离子减薄技术，选用3.5～5.5kV的高压，3～5°的角度，首先进行单面的离子减薄，将背面的一层较薄的CNTs薄膜减掉，然后改为双面的离子减薄，直至出现薄区，从而得到适合于透射电镜观察的样品。

6.根据权利要求4或5所述的自支撑薄膜类透射电镜样品的制备方法，其特征在于：CNTs薄膜作为基体，经过酒精处理，使得原本蓬松的CNTs薄膜收缩，将其厚度由0.5～2μm减小到20～40nm。

7.根据权利要求4或5所述的自支撑薄膜类透射电镜样品的制备方法，其特征在于：薄膜材料完全填平CNTs薄膜基体中的孔隙，并继续生长至形成致密薄膜，薄膜厚度为800nm～1μm。