[發明專利]通過施加電流實現原子力顯微鏡納米沉積的方法

無效

• 申請號: 201210555839.2
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103879955A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 焦念東;劉增磊;劉連慶
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B82Y40/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;許宗富

技術領域

本發明涉及納米加工領域，具體的說是一種通過在原子力顯微鏡探針和基底之間施加電流，使探針針尖表面物質運動到基底上，并堆積成納米點的加工方法。

背景技術

納米器件是由納米材料構成的電子器件，比如各種氣體傳感器，生物傳感器，場效應晶體管等等。納米器件具有優異的性能，比如庫侖阻塞效應等。但是目前納米器件還沒有實現廣泛的應用，這是因為納米器件在加工制造方面還存在一些問題，其中一個就是納米器件的電連接問題。納米器件是由納米材料與金屬電極裝配在一起形成的，裝配之后存在的電連接問題如下：

1、納米材料自然搭接在電極上，沒有形成良好的固定。

2、納米材料與電極間存在很大的接觸電阻，影響器件在導電性、抗干擾等方面的性能。

類似于焊接在宏觀世界里所起到的作用，納米器件的加工制造同樣需要一種可以實現納米材料之間可靠固定的電氣連接的技術手段。基于AFM的納米沉積加工可以實現對納米材料的焊接。目前AFM納米沉積多采用施加電壓脈沖的方式，這種加工方法的重復性和可控性不理想，不能保證每次沉積加工都能成功，而且加工的沉積點不均勻，沉積點高度在幾納米和幾百納米之間變化。而且，目前加工納米線的方法是加工一系列的納米點，通過納米點排列成線，需要多次加工且納米線不平滑。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足之處，本發明要解決的技術問題是提供一種通過施加電流實現原子力顯微鏡納米沉積的方法，使加工的沉積點均勻，且一次加工即能實現納米線的加工。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種通過施加電流實現原子力顯微鏡納米沉積的方法，掃描基底表面以確定加工位置；將AFM導電探針移動到加工位置，控制AFM導電探針的針尖和基底接觸或離開基底幾納米距離，通過在AFM導電探針的針尖和基底之間施加電流并調節電流大小和電流作用時間來控制沉積點的大小。

所述AFM導電探針是使用鍍膜設備在普通AFM探針表面鍍上一層金屬膜而得到的具有導電能力的AFM探針。

所述控制AFM導電探針的針尖和基底接觸或離開基底幾納米距離通過以下方式實現：

使AFM接近基底，通過設置AFM逼近基底過程中懸臂梁的偏轉量控制針尖壓入基底的距離，實現AFM導電探針的針尖與基底接觸或離開基底幾納米距離。

所述電流大小和電流作用時間與沉積點的大小關系由實驗結果擬合得出。

所述電流大小和電流作用時間由可編程電流源設定。

當加工納米點陣列時，通過控制AFM導電探針的針尖在多個加工位置沉積加工出納米點，形成納米點陣列。

當加工納米線時，根據預加工納米線的高度，AFM導電探針的針尖運動速度范圍為10nm/s~1μm/s。

當加工納米線時，AFM導電探針的針尖運動的速度為10nm/s本發明具有以下優點：

本發明采用施加電流的方式來進行沉積加工，不但可以加工出重復性好、精度高的沉積點，而且可以靈活的控制沉積點的大小。本發明的方法還可以用來加工納米線。

本方法采用AFM作為加工工具，具有精度高、成本低、操作靈活的優點。本方法使用電流作為沉積加工的電源，加工中的I-V曲線比使用電壓作為電源加工時的I-V曲線更加平滑，因此沉積精度更高。通過改變電流的大小和作用時間，可以靈活的調節沉積點的大小。并且可以在AFM探針運動的同時進行沉積加工，高效加工出納米線。另外本方法在AFM的接觸模式下進行加工，加工過程中不需調節AFM針尖與基底之間的距離，操作方法簡單。

附圖說明

圖1為本發明的工作狀態示意圖；

其中1是AFM導電探針，2是基底，3是導電膠，4是金屬樣品臺，5是可編程電流源；

圖2a為電流為20nA時沉積點大小與電流作用時間的關系圖；

圖2b為電流作用時間為2秒時沉積點大小與電流大小的關系圖；

圖3為使用本發明中的方法加工的納米沉積點陣列；

圖4為使用本發明中的方法加工的納米沉積線。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明做進一步的詳細說明。

圖1為本發明的工作狀態示意圖。其中1是AFM導電探針，2是基底，3是導電膠，4是金屬樣品臺，5是可編程電流源。

加工方法為：