[发明专利]基于AFM的纳米沟道加工方法

权利要求书

1.一种基于AFM的纳米沟道加工方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

1)光电位置检测传感器的敏感度(PSD sensitivity)的标定和被加工材料(二氧化硅)的弹性模量的确定；

2)探针到基底的距离的确定；

3)根据已知期望压入深度，确定PZT伸长量；

4)纳米沟道加工路径规划；

5)基于AFM的纳米沟道机械加工。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述光电位置检测传感器的敏感度(PSD sensitivity)的标定和被加工材料(二氧化硅)的弹性模量的确定方法为：

通过操控AFM探针垂直方向上的运动在二氧化硅基底上做力曲线，该力曲线显示了PZT垂直伸长量与PSD垂直偏转量的关系，然后通过美国Veeco公司的nanoscope软件可标定出PSD sensitivity；为确定被加工物的弹性模量，首先通过Herz模型计算出约化弹性模量；Herz模型为其中F为悬臂梁弹性回复力，k为悬臂梁弹性系数，s为PSD sensitivity，v为力曲线PSD垂直方向偏转电压信号，R为AFM探针半径，δ为AFM探针压入基底深度；k、R已知，v、δ和s可由力曲线导出，因而可确定约化弹性模量E^*；再根据公式可进一步求出被加工材料的弹性模量E_substrate，式中E_tip为AFM探针弹性模量，v_tip为探针泊松比，E_tip为基底材料的弹性模量，v_substrate为基底材料的泊松比。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述探针到基底的距离的确定为：

逐渐增加PZT在垂直方向上的伸长量(每次固定增加5-10nm)并记录增加次数，直到示波器上显示的AFM的光电位置检测传感器(PSD)振幅信号由500mV以上变为10～20mV；此时，探针与基底表面已十分接近，记录下PZT总的伸长量(该量为探针与基底表面的间隔距离)，并将AFM探针抬起回到PZT伸长前位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述根据已知期望压入深度，确定PZT伸长量的方法为：

由Herz模型计算期望压入深度需要的PSD偏转信号v，进而确定PZT伸长量s×v+δ。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述纳米沟道加工路径规划方法为：

在二氧化硅基底的AFM扫描图像的期望位置规划一条纳米沟道路径。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述基于AFM的纳米沟道机械加工方法为：

恒高接触模式下设置PZT伸长量，将AFM探针移动到规划好的路径起点，沿规划好的路径移动探针即可加工出纳米沟道。