CN117727711A - 一种高倾角的原位加热芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高倾角的原位加热芯片,包括基板、绝缘层以及加热部分,所述基板的上表面形成有对应加热丝的位置的观察窗口;所述基板开设有与观察窗口同心的挖空槽和侧壁蚀刻槽,所述侧壁蚀刻槽位于观察窗口的下方,所述挖空槽位于侧壁蚀刻槽的下方并贯通至基板底部;且在X轴方向的截面上,所述挖空槽的长度大于所述侧壁蚀刻槽的下底边,所述基板在挖空槽的上方形成支撑延伸段。最大化程度避免了在倾转过程中芯片自身对电子束的遮挡,有效提高芯片的旋转倾角。

Description

一种高倾角的原位加热芯片
技术领域
本发明涉及透射电镜原位测试芯片技术领域,具体涉及一种高倾角的原位加热芯片。
背景技术
透射电子显微镜作为一种非常强的材料分析表征设备,具有高时间和空间分辨率等优点,可以在微观尺度获取材料的晶体结构、元素价态和元素分布等信息,现已成为材料表征非常重要的工具,在材料、生物、化学和物理等领域有着广泛的应用。随着样品杆与原位芯片技术的发展,透射电子显微镜可以通过样品杆进一步实现对样品的倾转和移动等三维操作,满足在不同方向对样品的信息观察与拍摄,并可以通过原位测试芯片额外引入力、热、光和电等条件,直接监控材料内部实时的微观结构,将材料的结构与性能演变结合起来。通过高倾角样品杆和原位加热芯片的组合使用,在高倾转角度下从特定方向观察样品于不同加载温度中的结构与成分变化也成为可能,其中,高倾角样品杆实现样品的高角度倾转,原位加热芯片额外完成温度的加载及测量。
对原位加热芯片来说,观察窗口是芯片的核心部分,通常以圆形或方形的形状及纳米级的超薄厚度进行加工,用以在透射电镜中最大化透过电子束,形成样品的图像信息。如果在高倾角样品杆中使用原位加热芯片,初始状态(倾转角度为0°)时电子束方向(竖直向下)与观察窗口呈接近垂直的关系,此时的观察窗口上具有最大的电子束透过区域,样品的可观察视野范围最大;然而在样品杆发生倾转时,电子束开始偏离最大入射方向,靠近观察窗口边缘的部分区域会出现因遮挡而无法透过的“死区”,导致部分视野范围丢失,且遮挡区域会随着倾转角度的增加而不断扩大。
虽然现有技术已开发出多种应用于不同样品杆和加载场中的原位加热芯片,如:专利CN114636714A提出了一种透射电镜原位气相温差芯片,专利CN216956090U提出了一种透射电镜原位气体加热芯片,都成功将热场与气场相耦合。但都未考虑上述在应用于高倾角样品杆时面临的“死区”问题,没有进一步改进芯片结构以保证观察区域的电子束透射面积,均会在倾转过程中造成部分视野的丢失,影响实验效率甚至实验结果,无法满足针对高倾角转动条件下的加热应用,甚至会限制倾转角度的上限。
发明内容
为此,本发明为解决上述问题,提供一种高倾角的原位加热芯片。
为实现上述目的,本发明提供的技术方案如下:
一种高倾角的原位加热芯片,包括基板、位于基板上层和下层的绝缘层以及设置在上层绝缘层表面的加热部分,所述加热部分包括电极和加热丝,所述基板的上表面形成有对应加热丝的位置的观察窗口,所述基板开设有与观察窗口同心的挖空槽和侧壁蚀刻槽,所述侧壁蚀刻槽位于观察窗口的下方,所述挖空槽位于侧壁蚀刻槽的下方并贯通至基板底部;且在X轴方向的截面上,所述挖空槽的长度大于所述侧壁蚀刻槽的下底边,所述基板在挖空槽的上方形成支撑延伸段;在X轴方向的截面上,所述侧壁蚀刻槽的两侧侧边呈倾斜设置或垂直设置,以使侧壁蚀刻槽形成上底边对应观察窗口、下底边连通挖空槽的正梯形或方形的形状;所述侧壁蚀刻槽的两侧侧边与基板表面的夹角呈0.5°-90°。
进一步的,在X轴方向的截面上,所述挖空槽的两侧侧边为垂直边,以使所述挖空槽形成一个方形槽结构,或者,所述挖空槽的两侧侧边为倾斜侧边,使得所述挖空槽形成上底边连通侧壁蚀刻槽、下底边贯通基板底部的正梯形的形状。
进一步的,在X轴方向的截面上,所述观察窗口的中心至挖空槽的底部边缘的连接线与观察窗口的法线之间的夹角为15°-85°。
进一步的,在垂直于X轴方向的Y轴方向上,所述侧壁蚀刻槽为矩形的形状,所述挖空槽的两侧侧边也为倾斜侧边,使得所述挖空槽形成上底边与侧壁蚀刻槽等宽、下底边贯通基板底部的正梯形的形状。
进一步的,所述观察窗口由单个或多个子窗口围绕基板上表面阵列排列而成;子窗口的形状为方形、矩形、圆形或者椭圆形。
通过本发明提供的技术方案,具有如下有益效果:
在基板上开设与观察窗同心设计的挖空槽和侧壁蚀刻槽,且在X轴方向上,挖空槽的长度大于所述侧壁蚀刻槽的下底边,使得底部形成一个足够大的让位空间,最大化程度避免了在倾转过程中芯片自身对电子束的遮挡,提供了一个超大的视场范围用于观察样品,由此也提高了样品杆倾转角度的上限,即使倾转很高的角度也不会影响样品视野大小,使在高倾转角度下从特定方向观察样品于不同热场中的结构与成分变化成为可能。
同时,挖空槽的设置,使得基板在挖空槽的上方形成薄的支撑延伸段,保证了对上方的绝缘层和加热部分的稳定支撑,确保芯片结构的稳定性。
附图说明
图1所示为本发明中高倾角的原位加热芯片的立体示意图一;
图2所示为本发明中高倾角的原位加热芯片的局部结构示意图;
图3所示为本发明中高倾角的原位加热芯片的立体示意图二;
图4所示为本发明中高倾角的原位加热芯片的俯视图;
图5所示为图4中A-A线的剖视图;
图6所示为图5中C区域的放大示意图;
图7所示为图4中B-B线的剖视图;
图8所示为图7中D区域的放大示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例,本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分,其主要用以说明实施例,并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容,本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制,而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例一
参照图1至图8所示,本实施例提供的一种高倾角的原位加热芯片,包括基板10、位于基板10上层和下层的绝缘层以及设置在上层绝缘层21表面的加热部分,具体的,本实施例中,基板10为硅基板,硅基板的上表面和下表面都设置有绝缘层,位于上表面的绝缘层为上层绝缘层21,位于下表面的绝缘层为下层绝缘层(未示出)。所述加热部分包括电极(未示出)和加热丝23,所述基板10的上表面形成有对应加热丝23的位置的观察窗口22。
所述基板10开设有与观察窗口22同心的挖空槽12和侧壁蚀刻槽11,所述侧壁蚀刻槽11位于观察窗口22的下方,所述挖空槽12位于侧壁蚀刻槽11的下方并贯通至基板10底部。本具体实施例中,下层绝缘层也开设有与挖空槽12的底部开口等大的窗口。
且在X轴方向(也定义为左右方向)的截面上,如图5、图6所示,所述挖空槽12的长度大于所述侧壁蚀刻槽11的下底边,所述基板10在挖空槽12的上方形成支撑延伸段13。
具体的,为了区分说明,定义在X轴方向上,侧壁蚀刻槽11的侧边为第一蚀刻槽侧边111,挖空槽12的侧边为第一挖空槽侧边121;定义在Y轴方向上,侧壁蚀刻槽11的侧边为第二蚀刻槽侧边112,挖空槽12的侧边为第二挖空槽侧边122。
如此设置,在基板10上开设与观察窗口22同心设计的挖空槽12和侧壁蚀刻槽11,且在X轴方向上,侧壁蚀刻槽11的两侧侧边(即两侧的第一蚀刻槽侧边111)呈倾斜设置,且挖空槽12的长度大于所述侧壁蚀刻槽11的下底边,使得底部形成一个足够大的让位空间,最大化程度避免了在倾转过程中芯片自身对电子束的遮挡,提供了一个超大的视场范围用于观察样品,由此也提高了样品杆倾转角度的上限,即使倾转很高的角度也不会影响样品视野大小,使在高倾转角度下从特定方向观察样品于不同热场中的结构与成分变化成为可能。
同时,挖空槽12的设置,使得基板10在挖空槽12的上方形成薄的支撑延伸段13,保证了对上方的绝缘层和加热部分的稳定支撑,确保芯片结构的稳定性。
具体的,本实施例中,如图5、图6所示,在X轴方向的截面上,所述侧壁蚀刻槽11的两侧侧边(即两侧的第一蚀刻槽侧边111)呈倾斜设置,以使侧壁蚀刻槽11形成上底边对应观察窗口22、下底边连通挖空槽12的正梯形的形状。优选的,所述侧壁蚀刻槽11的两侧侧边(即两侧的第一蚀刻槽侧边111)与基板10表面的夹角a呈10°-30°,保证了侧壁蚀刻槽11在X轴方向上的让位。
当然的,在其它实施例中,侧壁蚀刻槽11在X轴方向的截面上也可以是一个方形的结构,即侧壁蚀刻槽11的两侧侧边(即两侧的第一蚀刻槽侧边111)为垂直边,即垂直于基板10表面。所述侧壁蚀刻槽11的两侧侧边(即两侧的第一蚀刻槽侧边111)与基板10表面的夹角a呈0.5°-90°设置。
同时,在X轴方向的截面上,所述挖空槽12的两侧侧边(即两侧的第一挖空槽侧边121)也为倾斜侧边,使得所述挖空槽12形成上底边连通侧壁蚀刻槽、下底边贯通基板底部的正梯形的形状。挖空槽12的上底边的长度大于侧壁蚀刻槽11的下底边长度。
所述观察窗口22的中心至挖空槽12的底部边缘的连接线m与观察窗口22的法线n之间的夹角b为15°-85°,使得该芯片能够在X轴方向上实现最高85°的旋转并保证观察窗口22的视野范围始终不受限制。
进一步的,本实施例中,在垂直于X轴方向的Y轴方向(也定义为前后方向)上,如图7和图8所示,所述侧壁蚀刻槽11为矩形的形状,即侧壁蚀刻槽11的前后两侧侧边(即两侧的第二蚀刻槽侧边112)为竖直侧边,不采用倾斜设置。所述挖空槽12的前后两侧侧边(即两侧的第二挖空槽侧边122)也为倾斜侧边,使得所述挖空槽12形成上底边与侧壁蚀刻槽11等宽、下底边贯通基板10底部的正梯形的形状,实现一定的让位。
所述观察窗口22由单个或多个子窗口组成,本实施例中为9个子窗口,9个子窗口围绕基板10上表面阵列排列而成;子窗口的形状为方形、矩形、圆形或者椭圆形。当然的,在其它实施例中,子窗口的数量也可以是一个、二个或二个以上。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明,但所属领域的技术人员应该明白,在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内,在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化,均为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高倾角的原位加热芯片,包括基板、位于基板上层和下层的绝缘层以及设置在上层绝缘层表面的加热部分,所述加热部分包括电极和加热丝,所述基板的上表面形成有对应加热丝的位置的观察窗口,其特征在于:所述基板开设有与观察窗口同心的挖空槽和侧壁蚀刻槽,所述侧壁蚀刻槽位于观察窗口的下方,所述挖空槽位于侧壁蚀刻槽的下方并贯通至基板底部;
且在X轴方向的截面上,所述挖空槽的长度大于所述侧壁蚀刻槽的下底边,所述基板在挖空槽的上方形成支撑延伸段;
在X轴方向的截面上,所述侧壁蚀刻槽的两侧侧边呈倾斜设置或垂直设置,以使侧壁蚀刻槽形成上底边对应观察窗口、下底边连通挖空槽的正梯形或方形的形状;所述侧壁蚀刻槽的两侧侧边与基板表面的夹角呈0.5°-90°。
2.根据权利要求1所述的高倾角的原位加热芯片,其特征在于:在X轴方向的截面上,所述挖空槽的两侧侧边为垂直边,以使所述挖空槽形成一个方形槽结构,或者,所述挖空槽的两侧侧边为倾斜侧边,使得所述挖空槽形成上底边连通侧壁蚀刻槽、下底边贯通基板底部的正梯形的形状。
3.根据权利要求1所述的高倾角的原位加热芯片,其特征在于:在X轴方向的截面上,所述观察窗口的中心至挖空槽的底部边缘的连接线与观察窗口的法线之间的夹角为15°-85°。
4.根据权利要求1所述的高倾角的原位加热芯片,其特征在于:在垂直于X轴方向的Y轴方向上,所述侧壁蚀刻槽为矩形的形状,所述挖空槽的两侧侧边也为倾斜侧边,使得所述挖空槽形成上底边与侧壁蚀刻槽等宽、下底边贯通基板底部的正梯形的形状。
5.根据权利要求1所述的高倾角的原位加热芯片,其特征在于:所述观察窗口由单个或多个子窗口围绕基板上表面阵列排列而成;子窗口的形状为方形、矩形、圆形或者椭圆形。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06132001A (ja) * 1992-09-03 1994-05-13 Sony Corp シートメッシュ及び透過型電子顕微鏡用試料及びその作製方法
CN101057309A (zh) * 2004-09-13 2007-10-17 代夫特工业大学 用于透射电子显微镜和加热元件的微反应器及其制造方法
CN101545871A (zh) * 2009-05-15 2009-09-30 北京工业大学 纳米线的显微结构与电学性能测试装置
US20120120226A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-17 Vanderbilt University Transmission electron microscopy for imaging live cells
CN105136822A (zh) * 2015-08-06 2015-12-09 南京大学 一种纳米材料透射电镜原位测试芯片、芯片制备方法及其应用
US20160351374A1 (en) * 2014-03-04 2016-12-01 University Of Washington Thin-ice grid assembly for cryo-electron microscopy
CN107525816A (zh) * 2017-09-30 2017-12-29 南通盟维芯片科技有限公司 具有超薄氮化硅观察窗口的tem液体测试芯片及其制法
US20200273659A1 (en) * 2019-02-21 2020-08-27 Fei Company Sample holder for a charged particle microscope
CN112129786A (zh) * 2020-10-20 2020-12-25 厦门大学 一种透射电镜高分辨原位悬空式温差加压芯片及其制备方法
CN113884183A (zh) * 2021-10-25 2022-01-04 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 用于透射电镜-热重关联表征的原位芯片及其制作方法
CN115244391A (zh) * 2019-12-18 2022-10-25 胡安卡洛斯国王大学 用于高角度液体电子层析成像的装置和方法
US20240038483A1 (en) * 2020-12-10 2024-02-01 Universiteit Antwerpen Charged particle microscopy mems sample support

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06132001A (ja) * 1992-09-03 1994-05-13 Sony Corp シートメッシュ及び透過型電子顕微鏡用試料及びその作製方法
CN101057309A (zh) * 2004-09-13 2007-10-17 代夫特工业大学 用于透射电子显微镜和加热元件的微反应器及其制造方法
CN101545871A (zh) * 2009-05-15 2009-09-30 北京工业大学 纳米线的显微结构与电学性能测试装置
US20120120226A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-17 Vanderbilt University Transmission electron microscopy for imaging live cells
US20160351374A1 (en) * 2014-03-04 2016-12-01 University Of Washington Thin-ice grid assembly for cryo-electron microscopy
CN105136822A (zh) * 2015-08-06 2015-12-09 南京大学 一种纳米材料透射电镜原位测试芯片、芯片制备方法及其应用
CN107525816A (zh) * 2017-09-30 2017-12-29 南通盟维芯片科技有限公司 具有超薄氮化硅观察窗口的tem液体测试芯片及其制法
US20200273659A1 (en) * 2019-02-21 2020-08-27 Fei Company Sample holder for a charged particle microscope
CN115244391A (zh) * 2019-12-18 2022-10-25 胡安卡洛斯国王大学 用于高角度液体电子层析成像的装置和方法
CN112129786A (zh) * 2020-10-20 2020-12-25 厦门大学 一种透射电镜高分辨原位悬空式温差加压芯片及其制备方法
WO2022082991A1 (zh) * 2020-10-20 2022-04-28 厦门大学 一种透射电镜高分辨原位悬空式温差加压芯片及其制备方法
US20240038483A1 (en) * 2020-12-10 2024-02-01 Universiteit Antwerpen Charged particle microscopy mems sample support
CN113884183A (zh) * 2021-10-25 2022-01-04 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 用于透射电镜-热重关联表征的原位芯片及其制作方法

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