[实用新型]一种高精度可视化纳米探针

说明书

本实用新型提供一种高精度可视化纳米探针，包括针尖基座、悬臂、悬臂基座和芯片，悬臂的一端开设有二氧化硅薄膜窗口，针尖基座连接二氧化硅薄膜窗口，针尖基座尖端设置有针尖，悬臂的另一端连接悬臂基座；悬臂基座上设有定位槽，准直芯片上设有卡槽，悬臂基座和准直芯片通过定位槽与卡槽的卡接连接。

技术领域

本实用新型涉及纳米探针设备，具体涉及一种高精度可视化纳米探针。

背景技术

随着半导体、微电子、石墨烯二维材料等各种微纳米器件材料的应用研究发展，AFM扫描探针显微镜以其纳米级分辨率，已经成为微纳米表面形貌表征领域不可缺少的一种表征设备。AFM扫描探针显微镜主要用于器件材料表面微纳米形貌表征、三维量测、以及微区电学、磁学、热学性质量测量，从而实现材料器件表面性质研究分析，进一步的科研和工业应用做参考，例如薄膜材料、太阳能电池、半导体失效分析等。

普通的硅针尖，曲率半径10nm，长径比<1:1，没有定位槽，硅材质也无法实现可视化：

1)曲率半径较粗，长径比过于小，无法实现高精度，高深宽比结构扫描需求

2)没有定位槽，由于悬臂本身误差，无法精确定位悬臂位置，调整激光斑，费时费力，无法适应工业产业效率需求

3)悬臂顶端为硅材质，无法实现可视化，半导体微电子器件局部扫描区域定位在几个微米，针尖位于悬臂底部，无法判断针尖相对样品的准确位置，无法实现样品扫描区域的准确定位。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种高精度可视化纳米探针，以解决上述至少一种技术问题。

本实用新型的技术方案是：一种高精度可视化纳米探针，包括针尖基座、悬臂、悬臂基座和准直芯片，所述悬臂的一端开设有二氧化硅薄膜窗口，所述针尖基座连接所述二氧化硅薄膜窗口，所述针尖基座尖端设置有针尖，所述悬臂的另一端连接所述悬臂基座；

所述悬臂基座上设有定位槽，所述准直芯片上设有卡槽，所述悬臂基座和所述准直芯片通过定位槽与所述卡槽的卡接连接。

通过定位槽和卡槽固定及标定悬臂位置。匹配AFM扫描探针显微镜纳米探针装置基座，安装后，精确固定悬臂针尖位置，无需调整激光斑悬臂位置，可以自动定位校准悬臂位置。同时，上置显微镜通过悬臂顶端的二氧化硅薄膜窗口，可以观测到下方样品，实现可视化观测定位。

所述针尖是由透明二氧化硅制成，所述针尖包括顶部的尖端，所述尖端的曲率半径为2nm，所述尖端高度在15um，所述尖端的长度大于500nm，所述尖端的长径比大于5。可以实现可视化，实现XY向1nm分辨，Z向0.03nm分辨，以及高深宽比器件凹槽量测。从而进一步提高样品扫描精度，提供高深宽比结构扫描的解决方案，实现高精度，可视化。

所述针尖基座是由二氧化硅制成。

所述二氧化硅薄膜窗口为透明材质，所述二氧化硅薄膜窗口的尺寸为20umx20um，所述二氧化硅薄膜窗口的厚度在300nm。透光率高，显微镜透过二氧化硅薄膜窗口可以直接观测到下方的样品定位区域，实现精确定位，同时上置光源，可以实时检测形貌及微区光电流。

所述悬臂是由硅制成，所述悬臂的厚度为4um，所述悬臂的反射面上镀有铝制的第一金属层，所述第一金属层的厚度为30nm。可以提高激光信号反射强度2.5倍。

所述悬臂基座是由硅制成，所述悬臂基座的尺寸为3.4mmx1.6mmx0.3mm，且所述悬臂基座上设有三个定位槽。

作为一种优选方案，所述定位槽设置在所述悬臂基座的内侧。

所述准直芯片是由硅制成，且所述准直芯片的表面镀有铬制成的第二金属层，所述第二金属层的厚度为10nm。能够保护准直芯片，可以反复使用。