扫描隧道显微镜及其样品架制造技术

技术编号:24329407 阅读:61 留言:0更新日期:2020-05-29 19:06
公开了一种扫描隧道显微镜及其样品架。根据一实施例,所述扫描隧道显微镜包括Beetle‑type扫描头,所述扫描隧道显微镜的样品架包括:采用绝缘材料的底座;多个进针斜面体,每个所述进针斜面体采用导电材料且具有电极,且所述多个进针斜面体之间彼此隔开并固定在所述底座上;在所述样品架上装有样品时,所述样品通过所述电极与所述多个进针斜面体中的至少一个电气连接;并且,在所述样品架倒置于所述Beetle‑type扫描头之上时,每个所述进针斜面体的进针斜面仅与所述Beetle‑type扫描头的多个扫描管中相对应扫描管顶部的钨球相接触。本申请实施例实现了采用Beetle‑type扫描头的扫描隧道显微镜的多电极设计。

【技术实现步骤摘要】
扫描隧道显微镜及其样品架
本申请总体上涉及纳米级表征
,更具体地,涉及一种扫描隧道显微镜及其样品架。
技术介绍
扫描隧道显微镜(STM,ScanningTunnelingMicroscope)具有原子级的空间分辨能力,是目前人类可以获得的有最高空间分辨的表征工具之一。STM具有极高的分辨率,可以对亚纳米量级的体系进行表征,可以表征其形貌,电子态等特性,亦可以对其进行操纵和调控。然而,若要与主流的电子科技相融合,人们需要对这些体系的输运特性进行研究和调控,同时将其设计成具有晶体管功能的器件。这对于只有两个电极(探针和样品各为一极)的STM而言,几乎无法实现。不管是输运测量,还是晶体管的构建,都需要两个以上电极的参与。典型的输运测量需要四个电极的参与、晶体管等器件至少需要三个电极。STM的扫描头大概有两类:Pan-type和Beetle-type。对于Pan-type扫描头,样品架固定的位置对于集成多电极比较有利,目前在商业上已经实现。而对于Beetle-type扫描头,样品架是依靠三根压电陶瓷管支撑,不便于集成更多电极,且样品架是全金属的,只能做一个电极用。
技术实现思路
针对采用Beetle-type扫描头的扫描隧道显微镜无法集成多电极的技术问题和其他问题,本申请期望提供一种新的扫描隧道显微镜及其样品架,以达到集成多电极的目的。根据一实施例,提供一种扫描隧道显微镜的样品架,所述扫描隧道显微镜包括Beetle-type扫描头;所述样品架包括:采用绝缘材料的底座;多个进针斜面体,每个所述进针斜面体采用导电材料且具有电极,且所述多个进针斜面体之间彼此隔开并固定在所述底座上;在所述样品架上装有样品时,所述样品通过所述电极与所述多个进针斜面体中的至少一个电气连接;并且,在所述样品架倒置于所述Beetle-type扫描头之上时,每个所述进针斜面体的进针斜面仅与所述Beetle-type扫描头的多个扫描管中相对应扫描管顶部的钨球相接触。在一些示例中,所述多个进针斜面体中包括三个进针斜面体,三个斜面体上表面倾斜角在5-15度之间,且所述三个进针斜面体在所述底座上的固定位置与所述Beetle-type扫描头中三个外围扫描管的位置一一对应;在所述样品架倒置于所述Beetle-type扫描头之上时,每个所述进针斜面体的进针斜面仅与所述Beetle-type扫描头中相对应的一个外围扫描管顶部的钨球相接触。在一些示例中,所述多个进针斜面体在底座上的位置关于底座的中心互成120度,且相邻的所述进针斜面体之间的间隔在1mm~1.5mm之间。在一些示例中,所述电极为金属电极。在一些示例中,所述电极通过焊接或者导电胶粘贴在所述进针斜面体上。在一些示例中,所述进针斜面体通过螺丝固定在所述底座上。在一些示例中,所述底座为陶瓷片。根据一实施例,还提供一种扫描隧道显微镜,包括:Beetle-type扫描头;样品架,包括采用绝缘材料的底座和多个进针斜面体,每个所述进针斜面体采用导电材料且具有电极,且所述多个进针斜面体之间彼此隔开并固定在所述底座上;在所述样品架上装有样品时,所述样品通过所述电极与所述多个进针斜面体中的至少一个电气连接;并且,在所述样品架倒置于所述Beetle-type扫描头之上时,每个所述进针斜面体的进针斜面仅与所述Beetle-type扫描头的多个扫描管中相对应扫描管顶部的钨球相接触。在一些示例中,所述Beetle-type扫描头包括基板和固定于所述基板之上的三个外围扫描管和一个中心扫描管,每根所述外围扫描管顶部设有钨球,每个所述钨球上设有钨球引线,所述中心扫描管的顶部设有探针,所述探针上设有探针引线,每根钨球引线用于导出所述样品通过相应的一个进针斜面体引出的信号。在一些示例中,所述三根外围扫描管与所述样品架上的进针斜面体一一对应;在所述样品架倒置于所述Beetle-type扫描头上并进针的过程中,每根所述外围扫描管顶部的所述钨球始终与其相对应的进针斜面体的进针斜面接触,且至少一根所述外围扫描管的钨球上的钨球引线外接一预定的电压信号或电流信号。本申请实施例,利用了Beetle-type扫描头固有的设计特点,通过在样品架中设置一定数量的相互绝缘且能够与样品进行电连接的进针斜面体,使得样品架倒装在Beetle-type扫描头上时,Beetle-type扫描头的每个外围扫描管的钨球均可当作一个独立电极来使用,这样,外界与样品的之间的电子电路通道可以是单通道、双通道和三通道,成功实现了多电极设计,成功实现了采用Beetle-type扫描头的STM的多电极设计。本申请的上述和其他特征和优点将从下面对示例性实施例的描述而变得显而易见。附图说明通过结合附图对本申请的示例性实施例进行更详细的描述,本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请实施例一起用于解释本申请,并不构成对本申请的限制。在附图中,相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。图1为相关技术中扫描隧道显微镜的样品架结构示意图;图2为根据本申请一示例性实施例的Beetle-type扫描头的结构示意图。图3A为根据本申请一示例性实施例的扫描隧道显微镜的样品架的正面示意图;图3B为根据本申请一示例性实施例的扫描隧道显微镜的样品架的侧面示意图;图3C为根据本申请一示例性实施例的扫描隧道显微镜的样品架的背面示意图;图4为根据本申请一示例性实施例的扫描隧道显微镜的样品架倒置于Beetle-type扫描头的结构示意图;图5为根据本申请一示例性实施例的扫描隧道显微镜的一应用示例的电信号连接原理示意图。图6为根据本申请一示例性实施例的扫描隧道显微镜的另一应用示例的电信号连接原理示意图。图7为根据本申请一示例性实施例的扫描隧道显微镜的又一应用示例的电信号连接原理示意图。图8为根据本申请一示例性实施例的根据本申请一示例性实施例的扫描隧道显微镜的再一应用示例的电信号连接原理示意图。附图标记说明:10、Beetle-type扫描头;11、基板;12、外围扫描管;13、中心扫描管;14、钨球;15、钨球引线;16、探针;17、探针引线;20、样品架;21、底座;22、进针斜面体;23、电极;24、进针斜面;30、样品。具体实施方式下面,将参考附图详细地描述本申请的示例性实施例。显然,所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例,而不是本申请的全部实施例,应理解,本申请不受这里描述的示例实施例的限制。如前文所述,因需要与主流的电子科技相融合,STM需要集成更多电极。不管是输运测量,还是晶体管的构建,都需要两个以上电极的参与。典型的输运测量需要四个电极的参与、晶体管等器件至少需要三个电极。对于采用Beetle-type扫描头的STM,图1示出了工作状态下B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扫描隧道显微镜的样品架,所述扫描隧道显微镜包括Beetle-type扫描头;所述样品架包括:/n采用绝缘材料的底座;/n多个进针斜面体,每个所述进针斜面体采用导电材料且具有电极,且所述多个进针斜面体之间彼此隔开并固定在所述底座上;/n在所述样品架上装有样品时,所述样品通过所述电极与所述多个进针斜面体中的至少一个电气连接;并且,在所述样品架倒置于所述Beetle-type扫描头之上时,每个所述进针斜面体的进针斜面仅与所述Beetle-type扫描头的多个扫描管中相对应扫描管顶部的钨球相接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种扫描隧道显微镜的样品架,所述扫描隧道显微镜包括Beetle-type扫描头;所述样品架包括:
采用绝缘材料的底座;
多个进针斜面体,每个所述进针斜面体采用导电材料且具有电极,且所述多个进针斜面体之间彼此隔开并固定在所述底座上;
在所述样品架上装有样品时,所述样品通过所述电极与所述多个进针斜面体中的至少一个电气连接;并且,在所述样品架倒置于所述Beetle-type扫描头之上时,每个所述进针斜面体的进针斜面仅与所述Beetle-type扫描头的多个扫描管中相对应扫描管顶部的钨球相接触。


2.根据权利要求1所述的样品架,其中,所述多个进针斜面体中包括三个进针斜面体,三个斜面体上表面倾斜角在5-15度之间,且所述三个进针斜面体在所述底座上的固定位置与所述Beetle-type扫描头中三个外围扫描管的位置一一对应;
在所述样品架倒置于所述Beetle-type扫描头之上时,每个所述进针斜面体的进针斜面仅与所述Beetle-type扫描头中相对应的一个外围扫描管顶部的钨球相接触。


3.根据权利要求1或2所述的样品架,其中,所述多个进针斜面体在底座上的位置关于底座的中心互成120度,且相邻的所述进针斜面体之间的间隔在1mm~1.5mm之间。


4.根据权利要求1所述的样品架,其中,所述电极为金属电极。


5.根据权利要求4所述的样品架,其中,所述电极通过焊接或者导电胶粘贴在所述进针斜面体上。


6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:王爱伟李乔楚李更郇庆高鸿钧
申请(专利权)人:中国科学院物理研究所
类型:发明
国别省市:北京;11

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