基于微芯片的透射電子顯微鏡原位電學(xué)測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、低維納米材料如納米線、納米管和石墨烯等可作為納米器件的核心單位并且具有非常優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)而備受關(guān)注。針對(duì)當(dāng)前低維納米材料電學(xué)性能研究難題，本文利用基于微芯片的透射電子顯微鏡(Transmission ElectronMicroscope，TEM)原位電學(xué)研究方法，自主研發(fā)了低維納米單體材料 TEM原位電學(xué)性能研究平臺(tái)。該平臺(tái)可對(duì)低維納米單體材料進(jìn)行原子精度無(wú)污染刻蝕加工、可變溫度的多電極電學(xué)測(cè)量以及電激勵(lì)下原子精度的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。論文主要取

2、得以下成果：
　　第一，研發(fā)了一種集現(xiàn)代電子顯微學(xué)原位表征與納米單體電學(xué)性能測(cè)量于一體的方法。本論文制備了基于多電極TEM原位電學(xué)測(cè)量平臺(tái)，改善了納米材料集成時(shí)接觸，提高了TEM原位電學(xué)方法電學(xué)測(cè)量精度。
　　第二，實(shí)現(xiàn)了一種具有原子精度的無(wú)污染的加工方法。通過(guò)微芯片及樣品桿在實(shí)現(xiàn)變溫的同時(shí)保持小于1nm/min的樣品漂移，成功實(shí)現(xiàn)了多種溫度下TEM對(duì)多種納米材料原子精度無(wú)污染的刻蝕加工。
　　第三，設(shè)計(jì)并加工了在77

3、K時(shí)可觀測(cè)到庫(kù)侖阻塞現(xiàn)象的納米點(diǎn)?；谠揑nAs納米點(diǎn)，在77K時(shí)成功觀測(cè)到了庫(kù)侖阻塞現(xiàn)象。隨后升溫至300K，較大的熱擾動(dòng)抑制了庫(kù)侖阻塞，驗(yàn)證了溫度是觀測(cè)庫(kù)侖阻塞現(xiàn)象的關(guān)鍵因素之一。
　　第四，在TEM中原位觀測(cè)了單根錐形InAs納米線的電致斷裂過(guò)程，分析了納米線尺寸相關(guān)的電致斷裂機(jī)理。利用高分辨顯微術(shù)、能量損失譜以及 X射線能量色散譜等研究了InAs納米線在電致斷裂過(guò)程中微結(jié)構(gòu)的演變。揭示了InAs納米線電致斷裂是由電場(chǎng)以及焦