利用AFM在不同加工参数下实现纳米加工

利用扫描探针显微镜(SPM)进行电场诱导氧化加工的方法可应用于半导体微型器件和纳米电子器件的加工制作，文中研究了原子力显微镜(AFM)电场诱导氧化理论以及一些加工参数(偏置电压和加工速度)对加工结构尺寸的影响，并提出了阈值电压的概念，通过实验得出了偏压越大，加工线尺寸越大的结论，并指出随着加工速度的增大，加工线宽和线高都减小，且加工线高度和加工速度近似呈负对数关系，实验是在H钝化的Si表面上进行的。     

AFM电场辅助纳米加工焦耳热分析

原子力显微镜是一种重要的纳米加工工具,在强电场的辅助下,可以实现凸起或凹陷的纳米结构加工,为纳米器件的制造提供技术支持。电场的使用不可避免地引入了电流,从而使得加工过程中存在焦耳热的影响。原子力显微镜电场辅助纳米主要加工包括阳极氧化与场蒸发沉积两种。阳极氧化加工生成的纳米结构为绝缘物质,该物质阻断阳极氧化加工的进一步进行,因此加工电流随着加工的进行逐渐衰减,焦耳热的影响较小;而场蒸发沉积加工得到的纳米结构为导电物质,所产生的焦耳热可以烧蚀样品表面,形成纳米沟痕。本文通过分析加工中焦耳热的作用,为开展精确的原子力显微镜电场辅助加工提供借鉴。     

SPM电场加工纳米结构的评价方法

纳米结构形状特征及其相关参数的评价是扫描探针显微镜(SPM)加工面临的一个主要问题．文中对原子力显微镜(AFM)电场诱导硅氧化结构的部分形状特征进行了分析和讨论．借助传统评价方法，结合纳米加工实际，提出了几个评价参数，并用于SPM加工方法的评价中，其中加工线宽是一个关键参数．与加工线宽相关的参数还包括直线度、线平行度、垂直度、倾斜度、加工高度及纵横比等．通过对AFM加工生成的线结构进行评价，说明了该方法的可行性。     

基于AFM纳米加工机理和方法的研究进展

作者介绍了近期基于AFM纳米加工方法的最新研究进展，探讨了AFM纳米加工过程中的机理，重点分析了利用AFM针尖诱导表面氧化，针尖诱导表面改性，纳米刻蚀加工，纳米化学反应，单分子，单原子操纵及纳米结构组装等6种基于AFM的纳米加工方法，为今后纳米信息产品的研究和开发奠定了基础，纳米加工技术是一门综合性的交叉学科，研究内容涉及到物理学、化学、生物学、材料学以及机械学等许多方面，文中不仅指出了理阶段研究中存在的问题，并提出了今后需要重视的研究方向。     

基于AFM刻蚀的金属氧化物纳米结构构筑

利用原子力显微镜（AFM）接触模式机械刻蚀的方法,在双层金属Pt／Cu电极表面进行纳米结构的构筑,通过分析不同加工参数（针尖上施加的载荷大小,扫描速度,循环次数）对加工结构尺寸的影响,能得到结构尺寸任意控制的纳米图案。通过在空气中自然氧化和选择合适的参数,得到了铂-氧化铜-铂的纳米结构。用导电模式AFM和摩擦力图像对该结构进行了原位检验,发现在加工区域内出现了明显的半导体特征,对应的摩擦力图像同样直观显示出这种结构是由两种不同材料构成。结果表明采用这种特殊的AFM刻蚀方式,可作为加工新型金属氧化物半导体纳米电子器件的重要手段。     

扫描隧道显微镜电压脉冲法加工产生纳米结构的研究

采用扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）电压脉冲法,在大气环境中进行了纳米级超微加工的实验研究,分别用钨探针和镀金钨探针,以高定向热解石墨（ＨＯＰＧ）和金薄膜为样品,通过在ＳＴＭ探针和样品之间施加一定的电压脉冲,制造出了尺度在纳米量级的结构,对形成的结构特征进行了分析,并总结了部分实验规律。     

原子力显微镜对电场诱导组装的酶/聚电解质多层膜表面酶分子聚集拓扑形貌的表征

采用原子力显微镜观察了不同电压下电场诱导组装的酶/聚电解质多层膜表面酶分 子的聚集拓扑形貌, 研究了膜表面粗糙度和表面形貌随操作电压变化的关系以及酶在膜表 面聚集形态的不同对酶活力的响. 实验结果表明, 不同的组装方法对膜表面酶分子的形态 和分布具有很大影响, 在较低的操作电压下, 酶分子以分子簇形式存在, 而在较高操作 电压的作用下, 酶分子在膜表面以聚集体形式存在.     

SiGe合金氧化层中的纳米结构

我们在硅锗合金衬底上采用氧化等制膜方式生成零维和三维的纳米结构样品，用高精度椭偏仪(HPE)、卢瑟福背散射谱仪(RBS)和高分辨率扫描透射电子显微镜(HR-STEM)测量样品的纳米结构。并采用美国威思康新州立大学开发的Rump模拟软件对卢瑟福背散射谱(RBS)中的CHANNEL谱和RANDOM谱分别进行精细结构模拟。计算且测量出纳米氧化层与锗的纳米薄膜结构分布，并且反馈控制加工过程。优化硅锗半导体材料纳米结构样品的加工条件。我们在硅锗合金的氧化层表面中首次发现纳米锗量子点和量子层结构，我们首次提出的生成硅锗纳米结构的优化加工条件的氧化时间和氧化温度的匹配公式和理论模型与实验结果拟合得很好。     

利用扫描隧道显微镜制造纳米级结构

在大气环境中用ＳＴＭ进行纳米级超微加工,以高定向热解石墨（ＨＯＰＧ）和金薄膜作为样品,通过在ＳＴＭ探针和样品之间施加一定的脉冲电压制造出了尺度在纳米量级的结构,还对所形成的结构特征进行了分析,总结出部分规律。     

SiGe合金氧化层中的纳米结构

在硅锗合金衬底上采用氧化等制膜方式生成零维和二维的纳米结构样品，用高精度椭偏仪（HPE）、卢瑟福背散射谱仪（RBS）和高分辩率扫描透射电子显微镜（HR-STEM）测量样品的纳米结构，并采用美国威思康新州立大学开发的Rump模拟软件对卢瑟福背散射谱（RBS）中的CHANNEL谱和RANDOM谱分别进行精细结构模拟，测量并计算出纳米氧化层与锗的纳米薄膜结构分布，并且反馈控制加工过程，优化硅锗半导体材料纳米结构样品的加工条件。在硅锗合金的氧化层表面中着次发现纳米锗量子点组成的纳米盖帽薄膜（2nm)，提出的生成硅锗纳米结构的优化加工条件的氧化时间和氧倾泄蝶恋花匹配公式的理论模式模型与实验结果拟合得很好。     

利用原子力显微镜测量石英岩表面分子沉积膜的粘附力

对原子力显微镜（ＡＦＭ）探针测出的一条理想的力位移曲线进行了分析,推导出了根据实测的力位移曲线计算粘附力的公式。对表面分子沉积膜生长前后的石英岩和扫描探针之间的粘附力进行了实验研究,结果发现这种沉积膜可以降低石英岩表面的粘附力