AFM微探針納米刻劃深度仿真及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、自原子力顯微鏡(AFM)問世以來，其應(yīng)用領(lǐng)域已由原來的微觀表面形貌檢測或表面特征的表征擴(kuò)展到納米加工。目前，將AFM作為加工工具對不同材料表面進(jìn)行納米結(jié)構(gòu)加工已成為AFM主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。因此，對基于原子力顯微鏡的納米刻劃的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行深入研究具有重要的理論意義與實(shí)用價值。
　　本文通過分析國內(nèi)外相關(guān)微納米加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀，針對基于掃描探針顯微鏡的微加工系統(tǒng)中采用原子力微探針刻劃加工三維加工中亟待解決的加工深度問題，借助理論、

2、仿真以及實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行了研究。
　　微探針的刻劃加工可以分為兩個過程，即壓入過程和刻劃過程。刻劃過程目前有三種模式：恒力、恒高、深度可控。因而，本文首先通過壓痕理論得到了壓入深度與工作臺Z向位移量的關(guān)系，并通過該理論公式分析了微探針壓入過程中針尖形狀、材料屬性以及微懸臂的彈性對壓入過程的影響。隨后的壓痕實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了由壓痕理論得到的理論公式；其次，本文采用有限元的方法建立了微探針刻劃的各個模式下的仿真模型，并進(jìn)行了仿真分析。最后，進(jìn)一步