大氣狀態(tài)下基于STM的電場加工試驗(yàn)研究.pdf

1、在材料表面進(jìn)行納米尺度上的加工和改性研究已經(jīng)成為納米科技中的一個熱點(diǎn)課題，特別是圍繞利用掃描隧道顯微鏡(Scanning tunneling microscope，簡稱STM)開展的研究活動。STM不僅可以直接觀察到物質(zhì)表面上的原子及其結(jié)構(gòu)并進(jìn)而分析物質(zhì)表面的化學(xué)和物理性質(zhì)，還可以在納米尺度上對材料表面進(jìn)行各種加工處理，甚至可以操縱單個原子。這一特定的應(yīng)用將會使人類從目前微米尺度的加工技術(shù)跨入到納米尺度和原子尺度，成為未來器件加工的一個

2、重要手段。
　　掃描隧道顯微技術(shù)發(fā)展至今，出現(xiàn)了多種加工方法，而大多數(shù)加工方法都是基于探針與樣品之間的電場效應(yīng)，如：化學(xué)氣相沉積、抗蝕劑的曝光和局部氧化等。基于STM的納米加工技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)，在理論和試驗(yàn)方面還需要不斷完善。本文對大氣狀態(tài)下STM的納米電場加工進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究。
　　首先，討論了不同偏置電壓下探針與樣品之間的方形勢壘，分析不同偏置電壓下電流密度分布函數(shù)，并研究了探針與樣品之間的電場分布，從理論上對掃描

3、隧道顯微鏡電場加工作了探討與模擬分析。
　　其次，構(gòu)建了STM納米加工系統(tǒng)，用VB編制了相應(yīng)的電場加工控制軟件，提高了對加工過程的操作性和可控度。同時(shí)進(jìn)行了探針的制備研究，研制出電化學(xué)腐蝕鎢絲的裝置和快速響應(yīng)的電路控制裝置，制備出了滿足STM納米加工要求的微探針。
　　最后，通過在金薄膜和單晶硅片樣品表面上的電場加工試驗(yàn)，研究了隧道電流反饋類型、脈沖個數(shù)、隧道電流設(shè)置值的大小等因素對加工過程的影響，并對針尖形狀的改變和納米結(jié)