[发明专利]基于飞秒激光与高温成型悬臂梁探针的方法及悬臂梁探针

说明书

本发明属于微纳米制造领域，尤其涉及一种基于飞秒激光与高温成型悬臂梁探针的方法及悬臂梁探针。其成型方法包括步骤：S1、将尺寸为微纳米数量级的硅基板放置于显微镜下；S2、对所述硅基板的表面进行离子刻蚀，形成若干个孔；S3、对离子刻蚀后的硅基板进行高温成型，以在硅基板内部形成空腔，得到内部含有空腔的悬臂梁；S4、将所述内部含有空腔的悬臂梁的一端固定，调节飞秒激光性能参数，在悬臂梁的另一端利用飞秒激光进行探针的成型。本发明制造悬臂梁探针的方法简易有效，省去了采购昂贵的试验设备所需的成本，并且悬臂梁内部含有空腔，提高了悬臂梁探针的谐振频率，从而提高了悬臂梁探针的探测精度。

技术领域

本发明属于微纳米制造领域，尤其涉及一种基于飞秒激光与高温成型悬臂梁探针的方法及悬臂梁探针。

背景技术

微型悬臂梁是一种极其精密的微机械结构，广泛的用于微传感器以及原子力显微镜领域当中。其工作原理是将极小的物理信号变化以及化学信号变化转化为电信号的变化，方便后期的精确计算以及记录。常见的物理信号变化以及化学信号变化主要是悬臂梁的表面压力变化、热变化以及化学反应变化。

微悬臂梁探针是微传感器当中最为至关重要的组成部分，一般多采用低压化学蒸汽沉积、化学腐蚀以及溅射等技术进行制备。上述这些技术存在着实验设备昂贵，制造工序极其复杂且成型效率低等一系列缺点。现有技术存在的缺陷一定程度上抑制了微悬臂梁在传感器领域内的应用发展。

如申请号为CN200910303393.2的中国专利，公开了一种压电微悬臂梁探针的制作方法，其使用局部压电层的方法，成功的解决了光刻工艺中硅针尖与掩膜版表面干涉的问题，实现压电薄膜工艺与湿法腐蚀针尖工艺的集成，并且保持针尖的尖锐度。局部压电层的长度也可以随版图设计长度的变化而变；并且采用压电薄膜作为敏感部件，兼具传感、执行功能，因此，这种压电微悬臂梁探针即可以作微传感器，也可以作微执行器。但是其压电层的制作方法为：溅射钛/铂金属薄膜，形成底电极；正面光刻，图形化底电极，形成U形窗口；使用溶胶-凝胶法制备压电薄膜；溅射铂金属薄膜作为上电极，并使用剥离工艺使上电极图形化；使用烘干的压电薄膜溶胶作为绝缘层；溅射和图形化底电极中，先溅射钛作为过渡层，再溅射铂作为底电极；钛和铂金属薄膜的腐蚀剂分别为氢氟酸溶液和王水。可知，其制作方法利用的为化学腐蚀以及溅射等技术，因此还是需要昂贵的试验设备，并且制造工序也极其复杂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于飞秒激光与高温成型悬臂梁探针的方法及悬臂梁探针。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于飞秒激光与高温成型悬臂梁探针的方法，包括步骤：

S1、将尺寸为微纳米数量级的硅基板放置于显微镜下；

S2、对所述硅基板的表面进行离子刻蚀，形成若干个孔；

S3、对离子刻蚀后的硅基板进行高温成型，以在硅基板内部形成空腔，得到内部含有空腔的悬臂梁；

S4、将所述内部含有空腔的悬臂梁的一端固定，调节飞秒激光性能参数，在悬臂梁的另一端利用飞秒激光进行探针的成型。

作为优选方案，在步骤S4中，飞秒激光照射在悬臂梁的另一端的中央处,以形成探针。

作为优选方案，硅基板的长度以及宽度为微米数量级。

作为优选方案，硅基板的高度为纳米数量级。

作为优选方案，在步骤S2中，所述孔的高度为H、孔的直径为D、相邻两孔的中心轴之间的距离为Ds；孔的高度H小于硅基板的厚度；相邻两孔的中心轴之间的距离Ds等于孔的直径D。

作为优选方案，在步骤S3中，高温成型的温度为1150℃。