[發明專利]納米鑷子和帶有納米鑷子的掃描探針顯微鏡

有效

• 申請號: 200580039812.6
• 申請日: 2005-11-22
• 公開（公告）號: CN101061059A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 橋口原;細木真保;今野隆
• 申請（專利權）人: 國立大學法人香川大學;青井電子株式會社
• 主分類號: B82B1/00
• 分類號: B82B1/00;B82B3/00;B81B3/00;G01B21/30;G01N13/16
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司
• 代理人: 張敬強

1.一種納米鑷子，包含：

支撐元件；

觀察探針，從所述支撐元件向外突出，并且當觀察樣片的表面時被使用；

可動臂，臨近從所述支撐元件向外突出的觀察探針設置，并且使所述觀察 探針和所述可動臂之間關閉或者打開，以夾持或者釋放被夾持在所述觀察探針 和所述可動臂之間的樣品；以及

驅動機構，其利用熱執行器、靜電、壓電膜的膨脹/緊縮中的任意一種驅 動所述可動臂，從而使所述觀察探針和所述可動臂之間關閉或者打開，其中：

所述支撐元件、所述觀察探針和所述可動臂都通過照相平版印刷術過程處 理半導體晶片來形成。

2.根據權利要求1所述的納米鑷子，其特征在于：

所述觀察探針，從所述支撐元件向外突出并沿著特定的方向延伸，并且包 括用于樣品表面觀察的探針部和用來夾持樣品的第一夾持部；

所述可動臂，臨近所述觀察探針設置并從所述支撐元件沿著特定的方向延 伸，并且包括沿著所述特定方向面向第一夾持部的第二夾持部；以及

所述驅動機構，沿著所述可動臂延伸的方向驅動所述可動臂，從而將所述 樣品夾持在第一夾持部和第二夾持部之間。

3.根據權利要求2所述的納米鑷子，其中：

第一夾持部是從所述觀察探針朝向所述樣品表面向外突出的突出部，并且 包括垂直于所述特定方向設置的第一夾持表面和在所述突出部的前端上形成 的所述探針部；以及

第二夾持部包括第二夾持表面，用來將所述樣品夾持在第一夾持表面和第 二夾持表面之間。

4.根據權利要求3所述的納米鑷子，其中：

第一夾持表面和第二夾持表面的形成為垂直于所述特定方向設置。

5.根據權利要求2-4中任何一項所述的納米鑷子，其中：

所述半導體晶片是SOI晶片，包括夾在一對硅層之間的SiO₂層；

所述觀察探針和所述可動臂在所述一對硅層中的一個上、互相之間間隔特 定距離并排形成；以及

第一夾持部、第二夾持部和探針部的每一個形成為沿著所述觀察探針和所 述可動臂并排設置的方向向外突出。

6.根據權利要求2-4中的任一項所述的納米鑷子，其中：

所述半導體晶片是SOI晶片，該SOI晶片包括夾在一對硅層之間的SiO₂層；

所述觀察探針和所述可動臂在所述一對硅層中的一個上、互相之間間隔特 定距離并排形成；以及

第一夾持部、第二夾持部和探針部的每一個形成為沿著垂直于所述觀察探 針和所述可動臂并排設置的方向延伸的方向向外突出。

7.根據權利要求6所述的納米鑷子，其中：

所述觀察探針由形成有沿著所述特定方向延伸的狹縫空間的馬蹄鐵形部 件的橫梁組成；以及

所述可動臂設置為允許在所述狹縫空間中沿著所述特定方向自由滑動。

8.根據權利要求1-4、7中的任一項所述的納米鑷子，其中：

所述驅動機構通過由供應電源產生的熱引起的熱變形來驅動所述可動臂。

9.一種掃描探針顯微鏡，包括：

根據權利要求1-8中任一項所述的納米鑷子；

檢測單元，檢測由于所述觀察探針和所述樣品表面之間的相互作用引起的 位移；

控制單元，控制所述驅動機構的驅動操作；

算術運算單元，基于所述檢測單元檢測到的位移通過算術運算確定樣品表 面上的物理和/或化學狀態；以及

掃描裝置，用來在相對于所述樣品表面的掃描移動中接合所述觀察探針。

10.根據權利要求9所述的掃描探針顯微鏡，還包括：

顯示單元，提供由所述算術運算單元執行的算術運算結果的可視顯示。