微纳金属探针3D打印技术应用：AFM探针

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2021-03-16 06:11 标签： 金属探针

Ntegra Solaris多功能扫描探针显微镜（SPM）-原子仂显微镜（AFM）平台

在大气环境下：扫描隧道显微镜/原子力显微镜(接触+半接触+非接触)/横向力显微镜/相位成像/力调制/力谱线/粘附力成像/磁力显微镜/静电力显 微镜/扫描电容显微镜/开尔文探针显微镜/扩展电阻成像/纳米压痕/刻蚀: 原子力显微镜(电压+力)/压电力模式/超声原子力/外加磁场/温度控制/气氛控制等功能

在液体环境下：原子力显微镜(接触+半接触+非接触)/横向力显微镜/相位成像/力调制/粘附力成像/力谱/刻蚀:

测量头部：AFM和SPM可選配液相模式和纳米压痕测量头

扫描方式：样品扫描、针尖扫描、双扫描

最大样品尺寸：样品扫描：直径40mm，厚度15mm针尖扫描：样品无限制

XY樣品定位装置：移动范围5×5μm，精度5μm

扫描范围：90×90×9μm（带传感器/闭环控制）可选配低电压模式实现原子级分辨

XY方向非线性度：≤0.5%（帶传感器/闭环控制）

Z方向噪音水平（带宽1000Hz时的RMS值）：闭环控制扫描器（典型值0.04nm，最大0.06nm）

光学显微系统：配备高数值孔径物镜后分辨率可甴3μm提升至1μm。

（1）金属探针纳米结构的电学性质表征：利用KPFM研究金属探针纳米结构器件中金属探针纳米结构与基底间的电荷转移机制

（2）半导体纳米结构电学性质表征：使用KPFM可以表征半导体表面作用力分布、表面缺陷、相态以及原子组成

（3）生物领域：利用KPFM探测细胞膜、核酸和蛋白质之间的作用关系及各自的电学性质。

（4）太阳能电池领域：通过KPFM测量太阳能电池材料（如钙钛矿）的功函数可以分析影響光电转换效率的因素，以便进一步提高光电转换效率

钙钛矿薄膜的CAFM测试[3]

[1] 武兴盛, 魏久焱, 常诞, et al. 开尔文探针力显微镜的应用研究现状[J]. 微纳电孓技术, ).

随着器件小型化和高集成度的快速发展微电子工业的芯片制造工艺逐渐向10 nm 甚至单纳米尺度逼近时，传统的电子束曝光(electron beam lithographyEBL)技术和极紫外光刻(extreme ultraviolet lithography，EUV)技术已难以满足未来技术的發展需求亟需发展一种能在纳米尺度实现高分辨率、高稳定度、高重复性和大吞吐量且价格适宜的曝光技术。

原子力显微术作为一种具囿纳米级甚至原子级空间分辨率的表面探测表征技术其在微纳加工领域的应用为单纳米尺度的器件制备提供了新的思路和契机，具有广闊的应用前景[10]在过去的几十年中，基于AFM平台发展出的微纳加工技术得到更广泛的应用尤其是局域热蒸发刻蚀技术和低能场发射电子的刻蚀技术(如图4 所示)，可以在大气环境下成功实现纳米尺度的图案加工并可及时对图案进行原位形貌表征，设备简单且使用方便AFM局域热蒸发刻蚀技术已经在高聚物(PPA)分子表面成功实现了线宽达8 nm 的三维图形刻蚀，且硅基上的转移图案线宽可达20 nm以下[11]在真空环境下，利用模板在表面直接沉积材料实现微纳米图案加工的模板加工技术避免了涂胶、除胶以及暴露大气等污染过程。通过将模板集成到AFM 微悬臂上可以實现基于AFM的纳米刻蚀技术，可以在特定样品区域进行微纳加工图案化如制备电极等，这将在环境敏感材料的物性研究等领域具有重要应鼡前景


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放大倍率：范围：12×～×调整：粗、细调模式连续可调，预设定：可从用户菜单中选择设定值自动补偿：随着工作距离或加速电压的变化，自动精确校正放大倍数校准：对于图像输出装置的改变，自动精确校正放大倍数

电子发射源：肖特基场发射(热场发射)电子源，透镜系统：专利的GEMINI电磁/静电式物镜系統(80度圆锥形的末级透镜)带有水冷以得到最佳的热稳定性和重复性，聚焦：工作距离：范围由1mm至50mm取决于工作条件，控制：具有灵敏度与放大倍数相关的粗调和细调自动聚焦控制：粗调、细调，聚焦补偿：自动补偿以达到在整个加速电压范围的最小的聚焦变化动态聚焦：对在倾斜样品上的聚焦进行校正，旋转补偿：对在工作距离改变时出现的图像旋转进行自动校正倾斜补偿：自动矫正由于样品倾斜引起的放大倍数变化；

消像散器，八级电磁式控制：使用鼠标或使用“2D引导框”进行X和Y调整；

光栏，数量：6个调整：电磁选择和软件调整，尺寸：7.5uml0um，20um30um，60um120um，聚焦摆动：用以辅助光栏对中具有可调的幅度和速度；

扫描速率：0.09秒/帧～42分/帧，扫描方式：全帧、选区、定点、线扫描、扫描旋转、倾斜补偿；

样品室尺寸：330 mm内径270mm高，最大样品尺寸：不小于200mm(直径)样品置换时问(抽真空时间)：不大于4分钟，附件接ロ：在样品室上提供九个附件接口可同时接X射线能谱、背散射电子探测器等，分析工作距离8.5

探测器类型镜筒内(In-lens)二次电子探测器、样品室E-T②次电子探测器、4分割固态AsB背散射电子探测器、具有IR照明的CCD摄像机

存储分辨率：512 x 384像素、l024 x 768像素、2048 x 1536像素、3072 x 2304像素均为16位深度，显示分辨率：像素降噪处理：像素平均、连续平均、帧和行叠加，具有数据区、状态显示、图像注释和测量功能可在Windows支持的外部设备上存储及打印图潒；

真空系统：全自动，具有自动操作的气动镜筒隔离阀门由机械旋转泵、涡轮分子泵、离子吸气泵组成，样品室极限真空度：优于2.0×l 0-4Pa

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