基于AFM调制脉冲电压下纳米加工研究

论文摘要

纳米技术发展的最终的目的是加工出特定功能的纳米器件。加工纳米量级结构是整个纳米技术的基础,已成为当前世界科学研究急需解决的问题。扫描探针显微镜（SPM）大大扩展了表面信息研究的空间,对纳米科学的发展起着重要的推动作用。基于AFM的电子束纳米光刻技术作为SPM纳米加工技术的一个重要分支,在理论和实验方面还不是非常成熟,需要进一步的研究和探索。 本文对大气状态下基于AFM的电场加工进行了系统的研究和分析,以期探索一种加工出更加稳定、具有更快的加工速度、良好性能的氧化结构的纳米加工方法。主要研究内容如下: 研究样品-探针间的高密度电流如何受偏置电压和探针-样品间距的影响;研究探针与样品间的电场分布特点并对其进行Matlab模拟;研究AFM的氧化加工的动力学过程及大气环境下AFM电场诱导氧化机理及特性,为后续分析加工结果提供依据;利用AFM进行场致氧化加工,分析在直流偏置电压下偏置电压对氧化结构的影响及其结构特点,脉冲电压下脉冲幅值和脉沖频率对氧化结构的影响及其结构特点,分析在直流和脉沖电压下氧化结构不同的原因;验证在脉冲调制电压下的脉沖效应。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 纳米技术
• 1.2 纳米制造及加工技术
• 1.2.1 纳米制造技术研究内容
• 1.2.2 微细加工技术
• 1.3 扫描隧道显微镜
• 1.3.1 扫描隧道显微镜工作原理
• 1.3.2 STM的组成
• 1.4 原子力显微镜
• 1.4.1 原子力显微镜组成及工作原理
• 1.4.2 原子力显微镜的工作模式
• 1.5 AFM场致氧化加工所具有的优点
• 1.6 论文的选题背景及研究内容
• 1.6.1 论文的选题背景
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 扫描探针电场加工理论
• 2.1 扫描探测原理
• 2.2 场致电子发射理论
• 2.3 探针与样品之间的场致电子发射
• 2.4 探针与样品之间的电场分布及模拟
• 2.5.1 SPM扫描点阵加工方式
• 2.5.2 SPM矢量加工方式
• 2.6 小结
• 第三章 AFM的电场诱导阳极氧化理论
• 3.1 阳极氧化理论
• 3.2 AFM场致局部氧化加工
• 3.3 大气环境下AFM电场诱导氧化加工机理
• 3.4 大气环境下扫描探针场致加工的特点
• 3.5 SI:H硅表面的电场氧化机理
• 3.6 AFM氧化加工中的电容效应
• 3.7 场致氧化加工中的其它可能存在的机理
• 3.8 小结
• 第四章 基于AFM的场致氧化加工的实现
• 4.1 实验准备
• 4.1.1 导电探针的选用
• 4.1.2 样品的制备
• 4.2 利用直流电压加工线结构
• 4.3 脉冲调制下的AFM诱导生成氧化结构
• 4.3.1 脉冲调制下的AFM诱导氧化加工点状结构
• 4.3.2 利用脉冲电压加工线结构
• 4.3.2.1 脉冲的频率对氧化线的影响
• 4.3.2.2 脉冲频率的选择及电容效应的影响
• 4.4 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 论文的创新点
• 5.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目与发表的学术论文目录