微纳金属探针的主要作用3D打印技术应用:AFM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)金属探针的主要作用纳米结构的电学性质表征:利用KPFM研究金属探针的主要作用纳米结构器件中金属探针的主要作用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(洳钙钛矿)的功函数可以分析影响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. 开尔文探針力显微镜的应用研究现状[J]. 微纳电子技术, ).

我们知道半导体工业的发展有一個很有名的“摩尔定律”而保证半导体工业遵循“摩尔定律”发展的基石是光刻技术。光刻技术的发展始终有都有一个重要的目标就昰追求小,从微米到百纳米到1纳米到如今的小于10nm这都伴随着光刻技术的改进和半导体工艺的优化。今天我们介绍的话题是针尖光刻技术这不是一个很新的话题,但却是默默发展的一种技术

我们知道传统的光刻是利用来实现图案化的,提升光刻分辨率最直接的方法就是縮小光源的波长从i-line、g-line到DUV,到如今的EUV还有E-Beam等,但是现有的物理知识和技术告诉我们获得更短波长的光变得越来越难,我们必须另辟蹊徑来在技术上实现突破。这时候我们会想到AFM技术因为它可以帮我们实现亚纳米级别表征。所以基于AFM技术的针尖光刻开始发展,以下峩们介绍几种针尖光刻技术(排名不分先后):

蘸笔式纳米光刻(DPN)是基于扫描探针显微镜的纳米加工技术该技术是将软物质直写与原孓力显微镜(AFM)的高分辨率结合起来。 可用于以低于50 nm的分辨率在表面沉积分子和材料该方法采用涂有基于分子或材料的“墨水”的原子仂显微镜(AFM)探针“笔”,当与表面接触时墨水会扩散通过在环境条件下形成的水弯液面而沉积。尖端和基材(图1)在该技术的第一個演示中,将小的有机分子例如链烷硫醇(十八烷硫醇(ODT)和巯基十六烷酸(MHA))写到了金底物上。选择这些分子是因为它们具有形成囿序自组装单分子层(SAM)的能力自链烷硫醇对金表面沉积以来,DPN已用于通过控制各种实验参数(例如环境湿度写入速度和停留时间)茬各种表面(包括金属探针的主要作用,半导体和绝缘体)上书写或模板化许多不同类型的分子和材料这些材料包括聚合物,胶体纳米顆粒(例如磁性纳米晶体碳纳米管),溶胶-凝胶前体有机小分子,生物分子(蛋白质和寡核苷酸)甚至单个病毒颗粒和细菌。

图1 (A)DPN通过扫描探针尖端和衬底表面之间形成的水弯月面进行分子沉积的示意图(B)由DPN制作的具有纳米分辨率的图案AFM图像。

为了提高效率多针尖阵列技术也在研发中心,当然该组还研究PPL、SPBCL、HSL等先进光刻技术。更多信息请访问:获取更多信息!

电子束针尖光刻技术()

基于扫描探针低能电子场发射的原理、采用压阻式微悬臂探针和多维纳米定位与测量技术、在半导体器件材料表面制造尺寸小于3纳米线宽结构的高性能微纳加工系统。可在大气环境下高经济效益、快速直写5纳米以下结构和制备纳米级器件。该系统的闭环回路可实现使用同一扫描探针对纳米结构的成像、定位、检测和操纵 该技术利用原子力显微镜针尖施加低能电场光刻的原理可以有效避免邻近效应对亚10nm以下结构嘚影响。于此同时由于本身就是一个标准的AFM,所以可以在曝光前后进行表征和对准避免和传统光刻在做大面积图形时需要做mark和对准步驟。

基于热扫描探针光刻技术(Thermal Scanning Probe Lithography )其核心部件是一种可加热的、非常尖锐的针尖,利用此针尖可以直接进行复杂纳米结构的刻写并且同时探測刻写所得结构的形貌加热的针尖通过热作用,直接挥发局部的抗刻蚀剂从而实现对各类高分辨纳米结构的制备 。

图3 闭环控制的热探針光刻

是利用中空AFM针尖将AFM极高的X-Y-Z运动精度与微流控技术的结合利用FluidFM技术可以将液体(聚合物或者纳米颗粒)高精度的分散在样品表面获嘚纳米级图形,在此技术基础上公司用过研发,结合恒电电位移设备利用电化学原理可以直接获得亚微米级金属探针的主要作用3D结构(),这也是当前构件亚微米精度3D金属探针的主要作用结构最有效的手段之一

图5 利用μAM技术获得的2D光刻和3D打印结果

关于针尖光刻,还有佷多新颖的技术手段有待于我们去探究这里总结如有不全面之处,还请谅解如果您有了解其他新颖的针尖光刻手段,请及时联系我们哽新网站内容谢谢! 了解更多,欢迎关注获取更多信息……

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