原子力显微镜悬臂探头的微加工技术

原子力显微术(AFM)是近年来新发展的一种高清晰度的显微技术,它能显示出物体表面附近的势能分布,并根据这种分布,可以直接描绘出物体表面的形貌.在一定的工作方式下,AFM可以分辨出导体或者绝缘体表面的单个原子.组成AFM的关键部分是一个有弹性的力传感器探头,它应包括如下一些特性:一个很锐的尖端、低的力常数和高的机械谐振频率.这些可以利用微加工技术、使用新型方法和缩小探头的尺寸来达到目的.以下所列的都是一些能获得理想的AFM探头特性的微加工工艺.这些加工工艺(1)制造不带尖头的sio_2或si_3N_4薄膜悬臂梁,(2)通过在si(100)衬底上腐蚀出铸坑,制造带有集成的金字塔尖端的si_3n_4悬臂梁.(3)利用各向同性腐蚀和各向异性的等离子刻蚀,制造带有锥形尖的sio_2悬臂梁,(4)利用各向异性腐蚀,制造带正四面体尖头的sio_2悬臂梁.每一种工艺都利用(100)晶向的硅片作为衬底并且依靠常规的半导体制造工艺.利用上述的方法制造出来的尖头的质量可以达到或超出用于AFM或STM中的常规探头.另外可选择制造尖头的方法是通过孔洞蒸发材料或者利用有选择的CVD淀积使W金属进入一个锥形腐蚀抗.但这些方法都还未能成功地用于制造悬臂梁.