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2020年,手套箱內(nèi)場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡在南方科技大學(xué)穩(wěn)定運(yùn)行

時(shí)間:2020-11-11 閱讀:2699
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南方科技大學(xué)林君浩博士課題組由近十位博士后、博士與研究生組成,主要研究興趣是二維材料的新奇物理特性。課題組致力于實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合的手段研究新型二維材料中原子結(jié)構(gòu)與材料性能之間的關(guān)聯(lián),使用 CVD(Chemical Vapor Deposition)技術(shù)生長(zhǎng)單層或少層的新型二維材料。

 

 

鑒于目前大多數(shù)層狀材料在單層的情況極易被氧化,因此該課題組搭建了一套新型的手套箱互聯(lián)系統(tǒng)與生長(zhǎng)設(shè)備直接相連,可以在生長(zhǎng)的整個(gè)過程以及后續(xù)的樣品表征中隔絕水氧與控制環(huán)境微粒度。目前實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)初步建成了一套總投資達(dá) 1000 余萬(wàn)人民幣的新型手套箱互聯(lián)系統(tǒng),幫助他們?cè)诟艚^水氧與控制環(huán)境微粒度的條件下實(shí)現(xiàn)從樣品生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移、表征到器件制造的整個(gè)過程。

 

 

控水氧手套箱互聯(lián)系統(tǒng)

 

掃描電鏡表征是材料研究的一個(gè)重要環(huán)節(jié),如何將掃描電鏡放進(jìn)手套箱內(nèi)呢?除了基本的要求——掃描電鏡的分辨率可以滿足材料觀察的需要,還有三個(gè)必須考慮的核心要素:

 

1. 體積小

 

落地式掃描電鏡體積大,手套箱內(nèi)的空間有限,因此只能考慮把緊湊型臺(tái)式設(shè)計(jì)的掃描電鏡放進(jìn)手套箱內(nèi)工作;

 

2. 質(zhì)量好

 

放進(jìn)手套箱內(nèi)的臺(tái)式掃描電鏡的質(zhì)量必須可靠,因?yàn)榉胚M(jìn)手套箱內(nèi)的掃描電鏡不方便拿進(jìn)拿出。如果頻繁出現(xiàn)故障,那后期的維修維護(hù)將是很頭疼的一件事;

 

3. 燈絲壽命

 

燈絲的壽命也很關(guān)鍵,長(zhǎng)壽命的燈絲可以避免頻繁更換手套箱內(nèi)掃描電鏡的燈絲,燈絲壽命是越長(zhǎng)越好;

 

綜合以上考慮,林老師后選擇了飛納臺(tái)式場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡 Phenom Pharos。Phenom Pharos 是目前市面上分辨率z高的臺(tái)式電鏡,采用肖特基場(chǎng)發(fā)射電子槍,分辨率優(yōu)于 2.2nm。飛納電鏡于 2006 年誕生于荷蘭埃因霍溫,推出*采用長(zhǎng)壽命(單根燈絲壽命大于 1500 小時(shí)),高亮度 CeB6 燈絲臺(tái)式掃描電鏡,同類臺(tái)式掃描電鏡采用的是鎢燈絲(單根燈絲壽命大約為 100 小時(shí))。創(chuàng)新突破從未停止,飛納電鏡現(xiàn)已推出第六代產(chǎn)品,2019 年,飛納推出臺(tái)式場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡 Phenom Pharos,操作延續(xù)了飛納電鏡系列高效簡(jiǎn)便,燈絲壽命更長(zhǎng),分辨率更高。飛納電鏡采用z利的樣品杯設(shè)計(jì),樣品臺(tái)取放、調(diào)節(jié)簡(jiǎn)易(避免了手套箱內(nèi)無(wú)法靈活操作)。

 

飛納臺(tái)式場(chǎng)發(fā)射電鏡 Phenom Pharos

 

林老師與飛納電鏡工程師詳細(xì)溝通了手套箱內(nèi)的安裝方案,工程師將方案逐步落實(shí),Phenom Pharos 終于在氮?dú)馐痔紫鋬?nèi)成功運(yùn)行。這是di一臺(tái)在氮?dú)馐痔紫鋬?nèi)運(yùn)行的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡案例。手套箱內(nèi)非常干燥,容易產(chǎn)生大量靜電,解決方案是在手套箱內(nèi)安裝 SPI 無(wú)風(fēng)型靜電消除器,同時(shí)為 Pharos 定制了一款多孔的設(shè)備外殼,以此更有效地減弱靜電干擾。

 

 

靜電消除器工作原理

 

  

在手套箱內(nèi)運(yùn)行的 Phenom Pharos 前部 & 后部

 

在手套箱內(nèi)運(yùn)行的 Phenom Pharos 側(cè)面

 

  

使用在手套箱內(nèi)運(yùn)行的 Phenom Pharos 拍攝的金顆粒 SEM 圖片

 

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