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专利号: 2022106868756
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于制备具有规定直径(d)和高度(h)的硅微/纳米柱的方法,其包括如下步骤:(1)从磨抛好的块体硅样品中利用聚焦离子束(FIB)电镜提取用于加工微/纳米柱的初始坯料;

(2)利用FIB电镜将初始坯料加工成圆台型粗坯;

(3)借助FIB电镜,使用环形加工图案对圆台型粗坯进行粗加工,获得硅微/纳米柱粗坯;

(4)保持步骤(3)的环形加工图案内径不变,逐渐增加其外径进行精加工,确保直径符合需求;

(5)利用FIB电镜削平硅微/纳米柱顶部,确保高度符合需求;

(6)去除加工过程引入的非晶层。

2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的磨抛好的块体硅样品指样品存在扫描电镜下无明显划痕的区域,且该区域的面积足以保证单个或数个初始坯料的提取。

3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)和步骤(4)都在25~30kV的离子束电压下进行。

4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的初始坯料的尺寸为(3d~5d)×(3d~5d)×(4h~6h)。

5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述的加工是使用FIB的环形加工图案完成的;优选地,其外径设为6~9d、内径设为2.5~3.5d;另外优选地,加工过程中离子束电压为25~30kV、加工电流为0.23~0.43nA。

6.如权利要求1至5任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述的环形加工图案的内径设为1.05~1.1d,外径设为圆台型粗坯中间高度对应的直径,且多次重复步骤(3)的加工至圆台型粗坯中部;优选地,加工过程中离子束电压为25~30kV、加工电流为24~

80pA、加工深度为0.05~0.2μm。

7.如权利要求1至5任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述的环形加工图案的内径与步骤(3)保持相同,外径随圆台底部直径逐渐增加,且多次重复步骤(4)的加工至硅微/纳米柱粗坯根部;优选地,加工过程中离子束电压为25~30kV、加工电流为24~80pA、加工深度为0.01~0.05μm。

8.如权利要求1至5任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(5)所述的削平操作包括:将样品台倾转至样品顶部法线与离子束垂直的位置,然后利用FIB电镜根据样品高度要求削平样品顶部;优选地,削平过程中,离子束电压为25~30kV、加工电流为24~80pA。

9.如权利要求1至5任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(6)中所述的去除加工过程引入的非晶层是借助离子减薄仪实现的;优选地,减薄电压为1.0~1.8keV,离子枪角度为±8~12°。

10.如权利要求1至9任一项所述的制备方法,其特征在于,所述硅微/纳米柱是用于原位电镜力学测试的硅微/纳米柱样品。