[发明专利]一种用于氦离子显微镜成像质量校正的样品及其制作方法

说明书

本发明提供一种用于氦离子显微镜成像质量校正的样品及其制作方法，所述样品包括衬底、导电层和聚苯乙烯微球颗粒，衬底上覆盖导电层，聚苯乙烯微球颗粒分散固定在导电层上；或者包括块体导电材料和聚苯乙烯微球颗粒，聚苯乙烯微球颗粒分散固定在块体导电材料上。由于氦离子在聚苯乙烯材料中穿透能力强，平均穿透深度超过微球尺寸，故聚苯乙烯微球颗粒在氦离子照射下不易发生融化、变形等损伤，并且其边界清晰的球形几何形状可灵敏反映出离子束聚焦问题，有利于离子束聚焦成像质量的校正。同时提供了一种用于氦离子显微镜离子束聚焦成像质量校正的样品的制作方法，该方法步骤简单，工艺要求低，适用于大批量生产。

技术领域

本发明属于纳米成像技术领域，具体涉及一种用于氦离子显微镜成像质量校正的样品及其制作方法。

背景技术

氦离子显微镜是在场离子显微镜基础上发展起来的一种气体源离子显微镜，采用聚焦的高能氦离子束对样品表面进行扫描成像，具有与扫描电子显微镜(SEM)类似的高分辨显微成像功能，分辨率可达0.5nm以下。

氦离子显微镜每次使用前都需要先对离子束的聚焦质量进行校正。通过在特定样品表面试聚焦，并调整聚焦焦距、像散、离子束对中等离子光学系统参数，最终获得聚焦清晰且对称的离子束束斑，从而达到最好的成像效果。

相比电子而言，氦离子具有更大的质量，因此入射到样品表面后的穿透深度和微区损伤也更大。常用于扫描电子显微镜(SEM)成像质量标定的金纳米颗粒样品在聚焦的高能氦离子束照射下非常容易受到损伤，在极短时间(几秒到几十秒)内就会发生融化、变形、漂移等问题，影响成像参数调整，不利于离子束聚焦成像质量的校正。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的问题，本发明提供一种用于氦离子显微镜成像质量校正的样品及其制作方法。该样品结构不易受离子束辐照损伤，并且可灵敏反映出离子束存在的聚焦问题(如失焦、像散等)，从而指导离子光学系统参数调整，实现离子束聚焦成像质量的校正。该样品结构的制作方法简单，适用于大批量生产。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于氦离子显微镜成像质量校正的样品，包括衬底、导电层和聚苯乙烯微球颗粒，衬底上覆盖导电层，聚苯乙烯微球颗粒分散固定在导电层上；或者包括块体导电材料和聚苯乙烯微球颗粒，聚苯乙烯微球颗粒分散固定在块体导电材料上。

进一步地，衬底和导电层之间还设置有粘附层，所述粘附层材料为钛、铬或镍，厚度为1～20nm。

进一步地，所述衬底为硅片、石英片、玻璃片、不锈钢片、铜片、铝片、铝合金片、钼片或钨片。衬底材料也可是其它表面平整的硬质块体材料。

进一步地，所述导电层或块体导电材料材质为金、银、铂、铜、铝、铬、钛、碳、钨、钼、不锈钢和铁中的一种或几种。或其它可以导电且在自然环境和真空状态下性质稳定的材料。

进一步地，所述导电层厚度为1nm～1mm。优选地，所述导电层厚度为2nm～500nm；更优选地，所述导电层厚度为95nm。也可以直接采用表面平整的导电的块体材料。

进一步地，所述聚苯乙烯微球颗粒直径为10nm～100μm。优选地，所述聚苯乙烯微球颗粒直径为10nm～1μm；更优选地，聚苯乙烯微球颗粒直径为95nm。

进一步地，所述聚苯乙烯微球颗粒替换为材质为羧基-聚苯乙烯、氨基-聚苯乙烯、大孔交联聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、明胶、壳聚糖、聚乳酸、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、淀粉、白蛋白、二氧化硅、氧化铝或氧化钛的微球颗粒。

进一步地，所述聚苯乙烯微球颗粒替换为立方体、柱体、八面体、十二面体或不规则形状纳米颗粒。

本发明还提供一种制作如上所述的任一样品的方法，包括以下步骤：