一種原子力顯微鏡探針及其制備方法與流程

背景技術：

傳統的原子力顯微鏡探針是由微電子機械技術加工而成，其材料成分為硅或者氮化硅，其缺點是缺乏韌性，容易破損。本發明引入聚合物通過紫外固化、并引入金、鎳納米顆粒，使得探針既有一定硬度，亦有一定的韌性。

技術實現要素：

目的：為了克服現有技術的缺陷，本發明提供一種原子力顯微鏡探針及其制備方法，既可以增加探針韌性，又可以保證其硬度，從而延長探針壽命。

一種原子力顯微鏡探針，探針為圓錐體結構，且所述探針由復合材料制得，所述復合材料的原料組分及各組分的質量份如下：

對紫外光敏感的聚合物：80份~90份；

金顆粒：5份~10份；

鎳顆粒：5份~10份，上述三種原料組分按質量份混合攪拌均勻。

優選地，所述探針的基底直徑為2~7微米，所述探針的尖端半徑為20~300納米，所述探針的高度為3~10微米。

優選地，所述對紫外光敏感的聚合物為環氧樹脂或乙烯基醚或丙烯酸酯。

優選地，所述的金顆粒尺寸半徑為10 -200納米。

一種原子力顯微鏡探針的制備方法，其特征在于：具體步驟如下：

a）首先在石英基板上通過聚焦離子束對石英進行刻蝕得到凹陷的錐形模具；

b）將步驟（a）所得錐形模具壓于復合材料上，并通過紫外光輻照使其固化，其中紫外光波長范圍為193nm-365nm，輻照時間為0.1s-120s；

c）固化完成后脫模得到初始探針，然后采用聚焦離子束刻蝕將初始探針尖端的半徑刻蝕調整至20~300納米，得到最終探針。

有益效果：本發明提供的一種原子力顯微鏡探針及其制備方法，既可以增加探針韌性，又可以保證其硬度，從而延長探針壽命。同時該探針具有高深寬比，可以探測相應的高深寬比溝槽，探針具有一定的柔性，可以延長探針的使用次數。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。

一種原子力顯微鏡探針，探針為圓錐體結構，且所述探針由復合材料制得，所述復合材料的原料組分及各組分的質量份如下：

對紫外光敏感的聚合物：80份~90份；

金顆粒：5份~10份；

鎳顆粒：5份~10份，上述三種原料組分按質量份混合攪拌均勻。

優選地，所述探針的基底直徑為2~7微米，所述探針的尖端半徑為20~300納米，所述探針的高度為3~10微米。

優選地，所述對紫外光敏感的聚合物為環氧樹脂或乙烯基醚或丙烯酸酯。

優選地，所述的金顆粒尺寸半徑為10 -200納米。

一種原子力顯微鏡探針的制備方法，其特征在于：具體步驟如下：

a）首先在石英基板上通過聚焦離子束對石英進行刻蝕得到凹陷的錐形模具；

b）將步驟（a）所得錐形模具壓于復合材料上，并通過紫外光輻照使其固化，其中紫外光波長范圍為193nm-365nm，輻照時間為0.1s-120s；

c）固化完成后脫模得到初始探針，然后采用聚焦離子束刻蝕將初始探針尖端的半徑刻蝕調整至20~300納米，得到最終探針。

實施例一：

一種原子力顯微鏡探針，由復合材料制得，且所述復合材料的原料組份及各組分質量份如下：

丙烯酸酯：80份

金顆粒：10份；且金顆粒尺寸半徑為20納米；

鎳顆粒：10份；且鎳顆粒尺寸半徑為30納米；

上述三種原料組分按質量份混合攪拌均勻。

上述原子力顯微鏡探針的制備方法的步驟如下：

a）首先在石英基板上通過聚焦離子束對石英刻蝕得到凹陷的錐形模具，且錐形模具開口處直徑為3微米，底部直徑為100納米，深度為4微米；

b）將步驟（a）所得錐形模具壓于由對紫外光敏感的聚合物、金顆粒、鎳顆粒混合攪拌均勻得到的復合材料上，并通過波長為365nm的紫外光輻照60s使其固化；

c）固化完成后脫模得到初始探針，然后采用聚焦離子束刻蝕將初始探針尖端的半徑刻蝕調整至30納米，得到最終探針，且最終探針高度4微米；基底直徑3微米；尖端半徑30納米。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的兩種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍 。

技術特征：

1.一種原子力顯微鏡探針，其特征在于，探針為圓錐體結構，且所述探針由復合材料制得，所述復合材料的原料組分及各組分的質量份如下：

對紫外光敏感的聚合物：80份~90份；

金顆粒：5份~10份；

鎳顆粒：5份~10份，上述三種原料組分按質量份混合攪拌均勻。

2.根據權利要求1所述的一種原子力顯微鏡探針，其特征在于：所述探針的基底直徑為2~7微米，所述探針的尖端半徑為20~300納米，所述探針的高度為3~10微米。

3.根據權利要求1所述的一種原子力顯微鏡探針，其特征在于：所述對紫外光敏感的聚合物為環氧樹脂或乙烯基醚或丙烯酸酯。

4.根據權利要求1所述的一種原子力顯微鏡探針，其特征在于：所述的金顆粒尺寸半徑為10 -200納米。

5.一種如權利要求1~5中任一項所述的原子力顯微鏡探針的制備方法，其特征在于：具體步驟如下：

a）首先在石英基板上通過聚焦離子束對石英進行刻蝕得到凹陷的錐形模具；

b）將步驟（a）所得錐形模具壓于復合材料上，并通過紫外光輻照使其固化，其中紫外光波長范圍為193nm-365nm，輻照時間為0.1s-120s；

c）固化完成后脫模得到初始探針，然后采用聚焦離子束刻蝕將初始探針尖端的半徑刻蝕調整至20~300納米，得到最終探針。

技術總結
本發明公開了一種原子力顯微鏡探針及其制備方法，所述探針為圓錐體結構，且所述探針由復合材料制得，所述復合材料的原料組分及各組分的質量份如下：對紫外光敏感的聚合物：80份~90份；金顆粒：5份~10份；鎳顆粒：5份~10份。本發明提供的一種原子力顯微鏡探針及其制備方法，既可以增加探針韌性，又可以保證其硬度，從而延長探針壽命。同時該探針具有高深寬比，可以探測相應的高深寬比溝槽。