本发明专利技术涉及一种以＜１μｍ的分辨率测量物体中的温度和／或温度分布的方法以及用于实施该方法的装置，更特别地涉及一种实施该方法的显微镜。该方法包括在物体上施加被埋入基体层中的分子温度计，用所述显微镜的光源光激发所述的分子温度计以及用所述显微镜的两个光电探测器测量来自所述分子温度计的射线发射。通过所述第一探测器测量在第一波长处的第一强度，通过所述第二探测器测量在第二波长处的第二强度，计算所述强度比并将其用于利用校准曲线来确定温度，所述显微镜是共焦显微镜或受激发射损耗（ＳＴＥＤ）显微镜。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】以高分辨率感测显微电子器件和生物体中的温度和温度分布本专利技术涉及一种以< 1 的分辨率测量物体中的温度和/或温度分 布的方法以及用于实施该方法的装置，更特别是涉及一种用于实施该方 法的显微镜。例如在生物体检查或在制造半导体及其它电子器件中，对于微观目 标的精确测量和高速热瞬态记录是关键的。在集成电路的热管理中，在 工作中的电子器件的温度和/或温度分布的测量是重要的。更重要的是， 这种测量应当给出关于了解器件物理学的信息，然后该信息可促进优化 过程。在过去，已经有致力于模型化以及有工作器件中空间及瞬时温度 分布的实验记录，迄今为止报道的两种光学记录方法是红外线热显微镜 和光发射显微镜与拉曼光谱显微镜的组合(G. Albright, J. Stump, C. Li, Quantum Focus Ins. Corp, and H. Kaplan, Honeyhi!l Technical Company, Highlights, 2006; T. Fuyuki, K. Kitajima, H. Yano， T, Hatayama, Y. Uraoka, S. Hashimoto, Y. Morita， Thin Solid Films 487, 216-220, 2005; Y. Uraoka， K. Kitajima， H. Kirimura, H. Yano, T. Hatayama， T. Fuyuki， Japanese Journal of Applied Physics 44, 2895-2901, 2005; S. Inoue， M Kimura， T. Shimoda, Japanese Journal of Appied Physics 42， 1168-U72, 2003; A. Sa賜，H. U, M, Kubal, M.丄Uren, T. Martin, K. P. Hilton, R. S. Balmer, CS Mantech, Apr. 24-27, 2006， Vancouver, British Columbia, Canada; J. W. Pomeroy, M. Kubal， M. J. Uren， K. P. Hilton, R. S. Balmer, T. Martin, Applied Physics Letters 88, 023507, 2006)。所报道的这些方法没有一个能够达到在全部三维即x、 y和z方向 上的高物理空间分辨率与快速检测和高温分辨率的組合。典型地，在先 前技术中在x, y-平面上焦点对准所达到的分辨率在1 -10 范围内，而 在z方向，即沿着光程对于给定目标的分辨率是x-y分辨率的两倍。因此，本专利技术的一个目的是提供一种以高空间和瞬时分辨率测量温 度和/或温度分布的方法和装置。更特别是，本专利技术的一个目的是提供 x-y分辨率^ 300 nm并且z-分辨率为10 - 40nm的测量温度和/或温度分 布的方法和装置。所有这些目的都通过以< 1 的分辨率测量物体例如电子器件或生物体中的温度和/或温度分布的方法而得到了解决，所述方法包括以下步骤a) 提供物体，b) 在待测量温度和/或温度分布的所迷物体或所述物体的部分表面 上施加温度计层，所迷温度计层包括基体和具有温度依赖性的发射特性 的分子温度计，所述分子温度计被埋入所述的基体中，所述温度计层的 厚度S40nm，，优选为10nm-40nm，c) 提供具有光源、第一探测器、第二探测器以及用于接收并扫描待 检查样品的显微镜栽物台，d) 将所述物体放置在所述显微镜栽物台上并利用所述光源光激发所 述的分子温度计，e) 通过采用所述第一和第二探测器测量发光强度比来测量来自所迷 光激发的分子温度计的射线发射，其中所述发光强度比是在第一和第二 波长处的发光强度的比值，其中分别使用所述第一和第二探测器来测量 在所迷第一和第二波长处的发光强度，f) 基于所述测量的发光强度比来确定温度和/或温度分布。 在一种实施方式中，所述显微镜是共焦显微镜或受激发射损耗(STED)显微镜。在一种实施方式中，所述分子温度计选自金属卟啉、对于〉1%的激 发单重态、优选>50%的激发单重态、更优选〉卯％的激发单重态，在光 激发下发生系间窜越的其它分子(例如含溴的分子)以及在其结构中具 有例如Ir、 Pt、 Ru或Pd或其它如Zn、 Fe、 Au、 Ag等并且对于〉1%的 激发单重态、优选>50%的激发单重态、更优选〉卯％的激发单重态在光 激发下发生系间窜越的金属有机分子。优选地，所述分子温度计是金属卟啉，优选地选自八乙基卟啉锌 (ZnOEP)、八乙基卟啉钯(PdOEP)及八乙基卟啉铂(PtOEP)。在一种实施方式中，所述分子温度计以相对于所述基体的总重量， 0.001 -5 wt.。/。，优选为0.01 -3 wt.Q/。范围的浓度存在于所迷温度计层中。在一种实施方式中，所迷基体是光学透明的。在一种实施方式中，所迷基体是惰性的。在一种优选实施方式中，所述基体是光学透明的并且是惰性的，其 中优选所述光学透明的并且惰性的基体是聚合物基体，并且其中，优选所述聚合物基体是由选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚 硅氧烷例如聚(二曱基硅氧烷)(PDMS)、聚烯烃例如聚乙烯、聚丙烯的 材料制造的。在一种优选实施方式中，可以是聚合物基体或可以是非聚合物基体 的所述基体含有无机氧化物或氮化物。在一种优选实施方式中，所述聚合物基体含有无机氧化物或氮化物。在一种优选的实施方式中，步骤b)是通过选自旋涂、浸涂、滴铸(drop casting)、刮片法、Langmuir-Blodgett技术、喷涂、热蒸发、分 子束沉积、层合和粘合例如胶合的方法来进行的。在一种优选的实施方式中，所述温度计层是多层结构并且包括至少优选地，在所述物体上没有施加分子加热器层来确定所述物体的温 度和/或温度分布。在此使用的"分子加热器"是指在电磁辐射的照射和吸收下产生极 大过剩能量的物质，其包括任何元素物质、化合物或化合物和/或元素物 质的混合物。在一种优选实施方式中，在步骤d)中，所述光激发是通过连续激发 或脉冲激发来进行的，其中，优选地所述光激发发生在400 - 600 nm波 长范围内。在 一 种优选实施方式中，根据本专利技术方法还包括校准步骤 当施加到基底时，通过以下方法对所述温度计层进4亍才交准 -光激发所述温度计层，-在至少两个不同的温度下测量来自所述温度计层的发光强度比 -利用测量所述温度的外部装置测量所述的至少两个不同的温度，以及-将每个所测量的发光强度比与其相应的温度关联， 其中所述校准步骤是在如上所述的光激发所述的分子温度计的步骤(步骤d)之前进行的。优选地，所述校准步骤是独立于以上所述任何步骤而进行的。 在一种优选的实施方式中，发光强度比是在所述第一波长处的荧光强度(优选地包括延迟荧光强度例如三重态-三重态湮灭过程之后的延迟7荧光)与在所述第二波长处的磷光强度之比。在一种优选的实施方式中，所述发光强度比是在所迷第一波长处所 述分子温度计的单重态荧光强度(任选地包括三重态-三重态湮灭过程之 后的延迟荧光)与在所述第二波长处来自所迷分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以小于１μｍ的分辨率测量物体例如电子器件或生物体中的温度和／或温度分布的方法，所述方法包括以下步骤： ａ）提供物体， ｂ）在待测量温度和／或温度分布的所述物体或所述物体的部分表面上施加温度计层，所述温度计层包括基体和具有温度 依赖性的发射特性的分子温度计，所述分子温度计被埋入所述的基体中，所述温度计层的厚度≤４０ｎｍ，，优选为１０ｎｍ－４０ｎｍ， ｃ）提供具有光源、第一探测器、第二探测器以及用于接收并扫描待检查的样品的显微镜载物台， ｄ）将所述物体放 置在所述显微镜载物台上并利用所述光源光激发所述的分子温度计， ｅ）通过采用所述第一和第二探测器测量发光强度比来测量来自所述光激发的分子温度计的射线发射，其中所述发光强度比是在第一和第二波长处的发光强度的比值，其中分别使用所述第一和第二 探测器来测量在所述第一和第二波长处的发光强度， ｆ）基于所述测量的发光强度比来确定温度和／或温度分布。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：T米特瓦，G内尔斯，安田章夫，
申请(专利权)人：索尼德国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。