一种显微镜用抽拉式子母样品传递托制造技术

本申请涉及一种显微镜用抽拉式子母样品传递托，特别是用于扫描隧道显微镜STM、非接触式原子力显微镜NC

【技术实现步骤摘要】
一种显微镜用抽拉式子母样品传递托


[0001]本申请涉及一种显微镜用抽拉式子母样品传递托，特别涉及用于扫描隧道显微镜STM、非接触式原子力显微镜NC
‑
AFM的抽拉式子母样品传递托。

技术介绍

[0002]在现代物理研究中，扫描隧道显微镜(STM)和非接触式原子力显微镜(NC
‑
AFM)起到越来越重要的作用：
[0003]其中，扫描隧道显微镜(STM)利用针尖和样品间距达到纳米甚至埃(10
‑
10
m)量级时的隧穿电流来探测样品表面的局域电子态信息，可实现表面原子级高分辨成像，在表面分析领域有广泛的应用；
[0004]非接触式原子力显微镜(NC
‑
AFM)利用针尖与样品间距达到纳米甚至埃(10
‑
10
m)量级时的相互作用力随距离的变化来探测样品表面实空间形貌，同时在原子级分辨表征、化学键识别、探测电荷密度分布、实现原子级精确操纵并构造纳米尺度器件等领域都有重要的应用。
[0005]由此可见，在实现STM和NC
‑
AFM对样品的良好且快速的分析方面，针尖发挥着重要的作用，具体地：
[0006]在STM和NC
‑
AFM实现原子级表征及操纵的过程中，针尖尖端的状态起着至关重要的作用，一般常常使用化学腐蚀得到尖端较尖的金属针尖。对于实空间分辨率要求更高的NC
‑
AFM来说，常常使用聚焦离子束刻蚀(FIB)对几十微米级粗的金属针尖尖端进行进一步的切割。
[0007]在超高真空环境中，对针尖常用的处理方式是控制针尖与样品轻轻碰撞几埃米，或者在针尖与样品间施加电压脉冲，来修饰针尖，使其尖端更加尖锐，从而获得表面原子级成像。Au、Ag、Cu等金属单晶相对于绝大多数待表征样品表面来说更适合处理针尖。
[0008]化学腐蚀的针尖表面往往会覆盖着一层氧化物，或者会有一些杂质吸附物，这些将极大的影响针尖对隧穿电流的探测能力，影响对样品表面的原子级分辨成像。
[0009]因此，超高真空环境中，在原有样品旁边额外附加金属单晶，免去了将待表征样品传入、传出的操作，减少了等待样品冷却到液氦温度的时间，可以实现针尖的原位处理，对获得干净稳定、尖端尖锐的针尖实现样品的原位表征来说实属必要。
[0010]STM的另一个重要功能是可以获得STS谱，例如测量样品态密度信息的dI/dV谱。实验中的dI/dV谱会受到样品态密度和针尖态密度两方面的影响，只有针尖态密度可以认为是常数时，dI/dV谱才可准确反映样品态密度信息，因此需要处理针尖来排除针尖态密度的干扰。
[0011]当探测新样品时，需要在已知样品上标定并处理针尖，例如Au单晶、Ag单晶等，保证dI/dV谱型在“测试关注的偏压范围内”与已知单晶一致，避免针尖态密度引入的假信号影响。在已知样品(Au单晶、Ag单晶等等)上直接处理针尖获得适合做STS谱的针尖并检验谱型，可以提高实验效率。因此，超高真空环境中，在原有样品旁边额外附加金属单晶，实现原
位处理针尖，实属必要。
[0012]近年来实验上通常使用一氧化碳(CO)分子、氙(Xe)原子、卤素原子等修饰的NC
‑
AFM针尖对表面原子/分子的无损扫描，从而实现比金属针尖更高的空间分辨率。针尖尖端吸附的分子的倾斜能够将放大被表征分子内的键长差异，实现分子内化学键成像等高分辨成像，其应用存在如下问题：
[0013]除Au、Ag、Cu等金属单晶外，绝大多数被表征的样品在液氦温度下吸附的一氧化碳等分子很难被针尖“捡起”，形成所需的、被修饰的NC
‑
AFM针尖。有时候为了让针尖吸附一氧化碳等分子，从而获得具有足够的空间分辨率NC
‑
AFM图像，需要花费近一个月的时间在待表征样品表面“捡”一氧化碳分子，耗时过长。此外，被针尖捡起的一氧化碳等分子在受到振动或大电压负载等扰动时很容易掉落，所以要尽量避免针尖的大幅移动，如较大幅度的进针和退针或更换样品托等操作。
[0014]针对此，需要将金属单晶和待表征样品组合在同一样品托上，以进一步缩小针尖在“捡”分子和表征样品两种状态间切换时必需的移动，进一步减小外界的扰动，从而提高了针尖修饰的成功率。
[0015]目前，商业化STM/NC
‑
AFM系统多采用旗型样品托，一般实验时均使用钽丝将样品焊接在样品托上，由此实现了处理针尖使用的金属单晶可重复使用，但仍然存在如下问题：
[0016]一般需要经过氩离子溅射并退火处理，当待表征样品不能被氩离子溅射时，需要单独对金属单晶进行氩离子溅射和退火处理，因此不能将待表征样品与金属单晶同时焊接在同一个样品托上。
[0017]鉴于此，为了在超高真空联合系统内，在焊接样品的样品托上使用金属单晶原位处理针尖，有必要结合旗型样品托的特点设计金属单晶与旗型样品托的活动连接方式，使待表征样品与处理针尖所用的金属单晶既能组合使用，又能便捷拆分。
[0018]因此，本申请的专利技术人设计一组新型STM/NC
‑
AFM抽拉式子母样品传递托，保证金属单晶既能随旗型样品托运动、又能随时从旗型样品托上取下，同时能够与现有的超高真空传样“机械手”匹配，在超高真空联合系统中能够实现在氩离子单独溅射处理好金属单晶后，将该金属单晶与焊接有待表征样品的旗型样品托组合，实现快速省时、方便的针尖原位处理和吸附“一氧化碳”等分子/原子的针尖修饰。

技术实现思路

[0019]根据本申请的一个具体实施方式，提供了一种显微镜用抽拉式子母样品传递托，包括：
[0020]母样品托，其包括第一表面和与所述第一表面相反侧的第二表面，在所述第一表面上设置有卡槽；
[0021]子样品托，其能够以与所述卡槽匹配的方式被插入母样品托。
[0022]根据实施例，优选地，所述在显微镜用抽拉式子母样品传递托中，所述母样品托是旗型样品托。
[0023]根据实施例，优选地，所述在显微镜用抽拉式子母样品传递托中，所述母样品托的所述第一表面是可用来焊接待表征样品的样品承载部。
[0024]根据实施例，优选地，所述在显微镜用抽拉式子母样品传递托中，所述卡槽包括凹
槽与通孔；
[0025]其中，所述凹槽设置在所述第一表面上，凹槽边缘处设置有沿旗型样品托竖直方向贯穿的通孔，所述通孔与凹槽配合，共同组成对插入其中的子样品托具有限位作用的嵌槽。
[0026]根据实施例，优选地，所述在显微镜用抽拉式子母样品传递托中，所述子样品托，包括：
[0027]第一单元，所述第一单元包括子样品托手柄；
[0028]第二单元，所述第二单元包括能插入所述母样品托的凸起部。
[0029]第三单元，所述第三单元是与第一单元和第二单元相连的长方体凸起，其表面是样品承载部。
[0030]根据实施例，优选地，所述在显微镜用抽拉式子母样品传递托中，所述嵌槽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种显微镜用抽拉式子母样品传递托，包括：母样品托，其包括第一表面和与所述第一表面相反侧的第二表面，在所述第一表面上设置有卡槽；子样品托，其能够以与所述卡槽匹配的方式被插入所述母样品托中。2.根据权利要求1所述的显微镜用抽拉式子母样品传递托，其中，所述母样品托是旗型样品托。3.根据权利要求1所述的显微镜用抽拉式子母样品传递托，其中，所述母样品托的所述第一表面是可用来焊接待表征样品的样品承载部。4.根据权利要求1所述的显微镜用抽拉式子母样品传递托，其中，所述卡槽包括凹槽与通孔；其中，所述凹槽设置在所述第一表面上，凹槽边缘设置有沿旗型样品托竖直方向贯穿的通孔，所述通孔与凹槽配合，共同组成对插入其中的子样品托具有限位作用的嵌槽。5.根据权利要求1所述的显微镜用抽拉式子母样品传递托，其中，所述子样品托，包括：第一单元，所述第一单元包括子样品托手柄；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦，郑琦，黄立，林晓，高鸿钧，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：