基于AFM實時可控納米加工技術(shù)的研究.pdf

1、基于原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy，AFM)的納米加工技術(shù)是目前制備納米結(jié)構(gòu)最重要的方法之一，可用于制備各種納米結(jié)構(gòu)和納米器件，如單電子晶體管、納米樣板等。一般來說，現(xiàn)有的AFM納米加工技術(shù)包括檢測、加工和成像三個步驟，采用同一探針既進(jìn)行加工又進(jìn)行圖像檢測，容易實現(xiàn)加工結(jié)果的定點檢測與控制，但是針尖較容易磨損，影響加工結(jié)果尺寸和檢測信息的準(zhǔn)確性、可靠性，且不能客觀提供實時信息對加工過程進(jìn)行反饋控制。另一方面

2、，傳統(tǒng)加工技術(shù)通過力傳感器、光柵尺等檢測手段對加工過程進(jìn)行實時監(jiān)測和反饋控制，能有效地提高加工精度，改善表面加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。人們也希望能有效對微納米操作加工過程進(jìn)行實時監(jiān)控。因此，如何把AFM檢測與傳統(tǒng)加工方法結(jié)合起來，對于AFM納米加工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用具有一定的意義。 首先，本文在直接用原子力顯微鏡探針對樣品加工的基礎(chǔ)之上，根據(jù)其所面臨的問題，比如探針磨損、實時監(jiān)控等，提出了實時可控納米加工方法，即

3、分別采用探針執(zhí)行檢測功能，金剛石刀具執(zhí)行加工操作功能。為實現(xiàn)實時可控納米加工，我們在AFM的基礎(chǔ)上增加了如對微小載荷敏感的樣品臺，刀具定位裝置等。針對在實驗中AFM的穩(wěn)定性受外界環(huán)境影響過大，造成無法正確判斷刀具接觸樣品的問題，我們設(shè)計了彈簧阻尼減振系統(tǒng)，并實驗證明其對AFM穩(wěn)定性的提高具有很好的作用。另外，我們還設(shè)計了不同的刀具進(jìn)給裝置，最后采用液體驅(qū)動式裝置實現(xiàn)刀具的快速精密進(jìn)給，刀具加工的微進(jìn)給由壓電陶瓷管來完成。 在實驗