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原位电学测试系统的介绍及应用

【摘要】:图7-5左边就是FEI公司的Tencnai 20型透射电子显微镜,右边是Nanofactory公司生产的配套附件STMTEM纳米单体测试系统。透射电子显微镜原位电学性能测试系统,是在标准外形的透射电镜样品杆内加装扫描探针控制单元,通过探针对单个纳米结构进行操控和电学测量。图7-7电学测试原理图

1.原位电学测试系统的构成

电学测试系统是基于Tecnai 20型透射电子显微镜的STMTEM系统进行相关操作的。图7-5左边就是FEI公司的Tencnai 20型透射电子显微镜,右边是Nanofactory公司生产的配套附件STMTEM纳米单体测试系统。

图7-5 FEI公司的Tencnai 20型透射电子显微镜和Nanofactory公司生产的STM-TEM纳米单体测试系统

透射电子显微镜是唯一的提供在较高分辨率下得到原子级空间分辨率的实验手段。透射电子显微镜原位电学性能测试系统,是在标准外形的透射电镜样品杆内加装扫描探针控制单元,通过探针对单个纳米结构进行操控和电学测量。并可在电学测量的同时,动态、高分辨地对样品的晶体结构化学组分、元素价态进行综合表征,极大地扩展了透射电子显微镜的功能与应用领域。进行测试时,先准备好样品,置于测试样品杆中,其结构见图7-6。再把样品杆上的数据线连接到Nanofactory System中,这样透射电镜中样品的电学测试情况就能实时地传输到右边的显示屏上。在实验不仅能在透射电镜中得到样品的结构和形貌,还能从中获得相关实验的电流—电压曲线。

图7-6 电学测试样品杆的结构图

2.原位电学测试原理[10]

一维纳米材料的电学测试原理可以用一张简单的示意图来说明,如图7-7。电学测试中要用的一个重要的工具就是针尖,针尖可以用来吸附样品,还可以用作探针。常见的针尖材料有Au、W等。吸附好样品后的针尖固定在样品杆右侧的铜栅中,实验中可在这端加电压。探针则放置在左边夹住球形玻璃的螺帽上,在实验过程中可移动。待装好样品后,就能通过移动探针接触样品。一旦探针和样品接触,就会形成图7-7所示的回路。利用纳米操控软件还可以控制探针与样品的接触与断开,并在接触时加上需要的电压以获得相应的电流—电压曲线。

图7-7 电学测试原理图