應用于TEM進行原位電化學反應測量的芯片的制作方法

本發明涉及一種液體芯片，特別是一種應用于tem進行原位電化學反應測量的芯片。

背景技術：

透射電子顯微鏡(tem)用聚焦電子束作照明源，使用對電子束透明的薄膜試樣，以透過試樣的透射電子束或衍射電子束所形成的圖像來分析試樣內部的顯微組織結構。tem是觀察和分析材料的形貌、組織和結構的有效工具，已被廣泛的應用于科學研究及工業領域。隨著技術的發展，僅僅得到材料原子級高分辨率、樣品表面形貌和化學元素能譜等信息等已經不能滿足人們的需要，研發人員希望能看到整個反應或生物生長過程。因而產生了tem原位測試技術，即實時的、在線的、將待測目標置于原有體系中進行tem檢測。

丘勇才等研究人員設計了一種tem原位電化學芯片(參閱圖1)，并以該芯片對鋰硫電池的反應機理做了研究。但該芯片在使用時需手工搭金線于兩電極之間，很難精確控制搭金線后，金線與對電極間的距離在40微米左右，其操作困難，成品率低，此外，觀測點僅分布在金線上，樣品可測試點相對少，不易于找到理想樣品進行觀測。

技術實現要素：

本發明的主要目的在于提供一種應用于tem進行原位電化學反應測量的芯片，藉此芯片可以很方便的組裝出正常工作的電池和電容器，并克服現有技術中的不足。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明實施例公開了一種應用于tem進行原位電化學反應測量的芯片，其包括基底以及設置于基底上端面的第一電極和第二電極，所述第一電極具有開口部，所述第二電極一端部具有一個以上貫穿所述第二電極的觀測窗口，至少是所述第二電極的一端部設于所述開口部內，且所述第二電極與第一電極之間無直接接觸。

在一些實施方案中，所述的芯片包括形成在所述基底上的電極層，所述電極層包括所述第一電極和第二電極。

進一步的，所述電極層與所述基底之間還分布有絕緣層。

進一步的，所述第二電極具有兩個以上觀測窗口。

例如，所述第二電極具有1～500個觀測窗口。

在一些實施方案中，所述觀測窗口垂直貫穿所述第二電極，且所述觀測窗口具有梯形截面，其內壁與水平面的夾角為20～70°。

在一些實施方案中，在所述開口部內，所述第二電極的外周緣部與所述開口部的內周緣部之間的距離為1～3000μm。

在一些實施方案中，所述第二電極整體分布于所述開口部內。

其中，所述第一電極為對電極，所述第二電極為觀測電極。

在一些實施方案中，所述基底包括p型、n型或本征硅片，但不限于此。

在一些實施方案中，所述絕緣層的材質包括氧化硅、氮化硅或氧化鋁，但不限于此。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

(1)該應用于tem進行原位電化學反應測量的芯片的結構簡單，易于制作，且其兩個電極之間的距離可以精確控制，成品率高，性能穩定，同時其觀測電極上具有多個窗口，窗口邊緣均為觀測點，觀測點比較多，更容易尋找樣品；

(2)利用該應用于tem進行原位電化學反應測量的芯片工作時，只要將正、負極分別放置在觀測電極的窗口處和對電極上，在該兩電極間滴加電解液后即可觀測，操作簡單。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現有tem原位電化學芯片的應用原理圖；

圖2是本發明一典型實施例中一種應用于tem進行原位電化學反應測量的芯片的俯視圖；

圖3是圖2所示芯片中的電極結構示意圖；

圖4是圖2所示芯片中窗口的剖面結構示意圖；

圖5是圖2所示芯片的主視圖；

附圖標記說明：芯片基體10、電極20、電極30、金線40、基底1、電極層2、第一 電極21、第二電極22、窗口3、絕緣層4。

具體實施方式

為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明進行詳細說明。但需要說明的是，本領域技術人員可以借鑒本文內容，適當改進工藝參數實現。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發明。本發明的應用已經通過較佳實施例進行了描述，相關人員明顯能在不脫離本發明內容、精神和范圍內對本文所述的應用進行改動或適當變更與組合，來實現和應用本發明技術。

請參閱圖5所示，本實施例公開了一種應用于tem進行原位電化學反應測量的芯片，包括基底1以及設置于基底上端面的電極層2，所述電極層2與所述基底1之間還分布有絕緣層4。

其中，所述基底1可以是硅片，例如可以是p型、n型、本征硅片等。

其中，所述絕緣層可以為氧化硅、氮化硅、氧化鋁及其它絕緣層。

其中，所述電極的材質可以是金、銅、鋁、合金等導電金屬的一種或多種。

其中，所述絕緣層可以是通過物理氣相沉積、化學氣相沉積等業界已知的方式于基底上生長形成。

其中，所述電極可以是通過濺射、物理/化學氣相沉積等業界已知的方式制作形成。

進一步的，所述電極層包括第一電極21(對電極)和第二電極22(觀測電極)。

其中，所述第一電極具有開口部，所述第二電極一端部具有一個以上貫穿所述第二電極的觀測窗口，至少是所述第二電極的一端部設于所述開口部內，且所述第二電極與第一電極之間無直接接觸。

例如，請參閱2-圖3，所述第二電極22整體分布于所述第一電極21的開口部內。

進一步的，在所述開口部內，所述第二電極的外周緣部與所述開口部的內周緣部之間的距離為1～3000μm。例如參閱圖3，d1為1～3000微米，d2為1～3000微米，d3為1～3000微米。

進一步的，所述第二電極具有一個以上觀測窗口，優選為1-500個觀測窗口。

進一步的，所述觀測窗口的形狀可以為方形、圓型、不規則形狀等。

請參閱圖4，所述觀測窗口垂直貫穿所述第二電極，且所述觀測窗口具有梯形截面，其內壁與水平面的夾角為33°。

其中，所述第一電極與第二電極的材質可以是金、銅、鋁、合金等導電金屬。

本實施例的芯片中，觀測電極與對電極之間距離固定，性能穩定。而由于觀測電極上有多個窗口，窗口邊緣都為觀測點，觀測點比較多，更容易尋找樣品。

同時，本實施例的芯片制作簡單，只需直接將兩個電極全部制作好，并留下觀測窗口，使用者不需要再手工搭金線，兩個電極間的距離也可以精確控制，成品率提高。

而利用本實施例的芯片工作時，只需將正負極分別放置在觀測電極的觀測窗口處和對電極上，在兩電極間滴加電解液后，即可觀測，操作簡單。

最后，還需要說明的是，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。