基于激光的单颗粒微电极制备方法

本发明涉及微电极制备，特别是涉及基于激光的单颗粒微电极制备方法。

背景技术：

1、现有技术中，单颗粒微电极的制备一般需要利用fib/sem系统(同时具有聚焦离子束和扫描电子显微镜的系统)进行操作，fib/sem系统的操作室内具有微纳操作器，微纳操作器用来夹持探针，在探针上沉积金属后完成单颗粒微电极的制备，每当一个单颗粒微电极制备完成后，需要更换操作室内的探针，然后将经过绝缘物质包覆的探针靠近颗粒，在探针上沉积金属后完成微电极制备。

2、但是，由于每次更换探针后都需要再次对fib/sem系统的操作室重新抽真空，导致制备过程耗时较长，常规情况下一个单颗粒微电极的制备过程至少需要一个小时的抽真空时间，并且，频繁打开操作室容易导致灰尘进入，污染操作室，进而导致系统的损坏。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于激光的单颗粒微电极制备方法。

2、一种基于激光的单颗粒微电极制备方法，所述单颗粒微电极制备方法包括如下步骤：

3、提供探针和颗粒体，控制所述探针的尖端和所述颗粒体相互靠近；

4、在所述探针的尖端和所述颗粒体之间施加连接材料，向所述连接材料投射激光，利用所述激光将所述连接材料融化，利用融化的连接材料将所述探针的尖端和所述颗粒体相连，待融化的所述连接材料冷却后，利用所述连接材料将所述探针的尖端和所述颗粒体导电连接。

5、在其中一个实施例中，所述单颗粒微电极制备方法包括如下步骤：

6、利用显微镜确定观测路径，沿着所述观测路径观测所述探针的尖端、所述颗粒体以及所述连接材料，控制所述激光沿着所述显微镜的观测路径向所述连接材料投射，进而利用所述激光融化所述连接材料。

7、在其中一个实施例中，所述激光具有初始投射路径，所述激光的初始投射路径与所述显微镜的观测路径重合。

8、在其中一个实施例中，所述激光具有初始投射路径，所述激光的初始投射路径与所述显微镜的观测路径呈角度，所述激光沿着所述初始投射路径发射后，控制所述激光折射至所述显微镜的观测路径，沿着所述显微镜的观测路径向所述连接材料投射，进而利用所述激光融化所述连接材料。

9、在其中一个实施例中，所述单颗粒微电极制备方法包括如下步骤：

10、提供操作平台，将所述颗粒体放置在所述操作平台上，控制所述探针的尖端向所述颗粒体移动，进而实现所述探针的尖端和所述颗粒体的相互靠近。

11、在其中一个实施例中，将所述操作平台的操作台面划分出多个颗粒定位区，利用每个所述颗粒定位区定位一个所述颗粒体，每次控制一个所述探针移动至一个所述颗粒定位区，控制一个所述探针的尖端朝向对应地一个所述颗粒体移动，控制所述显微镜依次移动至当前的所述颗粒定位区，沿着所述显微镜的观测路径投射激光，利用所述激光将所述连接材料融化，利用融化的连接材料将当前的所述探针的尖端和对应地所述颗粒体相连，待融化的所述连接材料冷却后，所述连接材料将当前的所述探针的尖端和对应地所述颗粒体导电连接。

12、在其中一个实施例中，所述激光采用为飞秒激光。

13、在其中一个实施例中，将所述连接材料涂敷在所述探针的尖端形成连接涂层，控制所述激光向所述探针的尖端投射，利用所述激光融化所述连接涂层，待融化的所述连接涂层冷却后，利用所述连接涂层将所述探针的尖端和所述颗粒体导电连接。

14、在其中一个实施例中，所述连接涂层为涂覆在所述探针的尖端的金属涂层，所述探针的尖端和所述颗粒体通过融化的金属涂层导电连接。

15、在其中一个实施例中，所述连接涂层为涂覆在所述探针的尖端的粘接涂层，所述探针的尖端与所述颗粒体导电接触，所述探针通过融化的粘接涂层与所述颗粒体粘接固定。

16、上述基于激光的单颗粒微电极制备方法中，利用激光融化连接材料的过程中，并不需要真空环境，连接材料融化至冷却凝固的过程也不需要真空环境，因此，将探针和颗粒体导电连接的过程中，整个工艺过程不再需要真空环境，摒弃了借助于fib/sem系统的真空环境，在探针上沉积金属后完成单颗粒微电极的制备方案，不需要在每制备出一个单颗粒微电极后都需要更换探针，再次对fib/sem系统的操作室重新抽真空的步骤，从制备原理的根本上解决了单颗粒微电极制备过程耗时长的技术问题，也根本上地解决了频繁打开操作室导致灰尘进入，污染操作室，导致系统损坏的问题。

技术特征：

1.一种基于激光的单颗粒微电极制备方法，其特征在于，所述单颗粒微电极制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的单颗粒微电极制备方法，其特征在于，所述单颗粒微电极制备方法包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的单颗粒微电极制备方法，其特征在于，所述激光具有初始投射路径，所述激光的初始投射路径与所述显微镜的观测路径重合。

4.根据权利要求2所述的单颗粒微电极制备方法，其特征在于，所述激光具有初始投射路径，所述激光的初始投射路径与所述显微镜的观测路径呈角度，所述激光沿着所述初始投射路径发射后，控制所述激光折射至所述显微镜的观测路径，沿着所述显微镜的观测路径向所述连接材料投射，进而利用所述激光融化所述连接材料。

5.根据权利要求2所述的单颗粒微电极制备方法，其特征在于，所述单颗粒微电极制备方法包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的单颗粒微电极制备方法，其特征在于，将所述操作平台的操作台面划分出多个颗粒定位区，利用每个所述颗粒定位区定位一个所述颗粒体，每次控制一个所述探针移动至一个所述颗粒定位区，控制一个所述探针的尖端朝向对应地一个所述颗粒体移动，控制所述显微镜依次移动至当前的所述颗粒定位区，沿着所述显微镜的观测路径投射激光，利用所述激光将所述连接材料融化，利用融化的连接材料将当前的所述探针的尖端和对应地所述颗粒体相连，待融化的所述连接材料冷却后，所述连接材料将当前的所述探针的尖端和对应地所述颗粒体导电连接。

7.根据权利要求1所述的单颗粒微电极制备方法，其特征在于，所述激光采用为飞秒激光。

8.根据权利要求1所述的单颗粒微电极制备方法，其特征在于，将所述连接材料涂敷在所述探针的尖端形成连接涂层，控制所述激光向所述探针的尖端投射，利用所述激光融化所述连接涂层，待融化的所述连接涂层冷却后，利用所述连接涂层将所述探针的尖端和所述颗粒体导电连接。

9.根据权利要求8所述的单颗粒微电极制备方法，其特征在于，所述连接涂层为涂覆在所述探针的尖端的金属涂层，所述探针的尖端和所述颗粒体通过融化的金属涂层导电连接。

10.根据权利要求8所述的单颗粒微电极制备方法，其特征在于，所述连接涂层为涂覆在所述探针的尖端的粘接涂层，所述探针的尖端与所述颗粒体导电接触，所述探针通过融化的粘接涂层与所述颗粒体粘接固定。

技术总结本发明涉及一种基于激光的单颗粒微电极制备方法，控制探针的尖端和颗粒体相互靠近，在探针的尖端和颗粒体之间施加连接材料，向连接材料投射激光，利用激光将连接材料融化，利用连接材料将探针的尖端和颗粒体导电连接。上述基于激光的单颗粒微电极制备方法中，利用激光融化连接材料的过程中，并不需要真空环境，连接材料融化至冷却凝固的过程也不需要真空环境，摒弃了借助于FIB/SEM系统的真空环境，在探针上沉积金属后完成单颗粒微电极的制备方案，不需要在每制备出一个单颗粒微电极后都需要更换探针，再次对FIB/SEM系统的操作室重新抽真空的步骤，从制备原理的根本上解决了单颗粒微电极制备过程耗时长的技术问题。技术研发人员：李哲,左安昊,方儒卿受保护的技术使用者：清华大学技术研发日：技术公布日：2024/1/14