[发明专利]基于电场与飞秒激光耦合作用微悬臂梁探针的成型方法

说明书

本发明公开了基于电场与飞秒激光耦合作用微悬臂梁探针的成型方法，按如下步骤：步骤一，将一片尺寸在微纳米范围内的硅片置于高精度显微镜下；步骤二，将硅片的中部固定，调节飞秒激光性能参数；在硅片的其中一侧进行探针成型；步骤三，进行飞秒激光照射硅片的同时，在硅片左右两侧施加水平电场；步骤四，电场与飞秒激光耦合作用一段时间后，成型出微悬臂梁探针。本发明利用电场与飞秒激光耦合作用，在飞秒激光照射硅悬臂梁表面的同时，于硅悬臂梁的上下表面施加一定强度的电场来提高原子诱导力，使得成型出的探针尺寸精度大大提高。

技术领域

本发明属于微纳米制造技术领域，具体涉及的是一种基于电场与飞秒激光耦合作用微悬臂梁探针的成型方法。

背景技术

微悬臂梁探针是微传感器当中最为至关重要的组成部分，主要采用飞秒激光照射硅基悬臂梁表面，利用飞秒激光产生的温度场成型出悬臂梁表面探针。然而飞秒激光诱导形成的温度场十分复杂，与一般的温度场有很大的区别。飞秒激光诱导形成的温度场存在多个温度波峰，会导致微悬臂梁表面成型出多个小探针，这就直接影响了飞秒激光在微悬臂梁表面成型出的探针的尺寸精度，也会间接影响探针的探测精度。

发明内容

为了排除其它温度波峰的影响，本发明提出了一种基于电场与飞秒激光耦合作用微悬臂梁探针的成型方法，其利用电场与飞秒激光耦合作用，在飞秒激光照射硅悬臂梁表面的同时，于硅悬臂梁的上下表面施加一定强度的电场来提高原子诱导力，使得成型出的探针尺寸精度大大提高。

本发明采用了如下技术方案：

基于电场与飞秒激光耦合作用微悬臂梁探针的成型方法，具体操作步骤如下：

步骤一：准备一片尺寸在微纳米范围内的硅片(硅片优选方体状，硅片的长度以及宽度为微米数量级，硅片的高度为纳米数量级)置于高精度显微镜下。

本步骤优选的，保证硅片表面光滑，且在高精度显微镜下可以清晰可见。

本步骤进一步优选的，硅片尺寸为25×700×1.5μm³。

步骤二：将硅片的中间位置固定，调节飞秒激光性能参数。在硅片的另一侧进行探针成型。保证硅片固定后不发生移动。

本步骤优选的，调节飞秒激光的照射功率，使得成型的表面探针更加尖锐(最优选为，飞秒激光的效果在75mW的效果最佳)。

本步骤进一步优选的，飞秒激光照射在硅片的另外一侧中部位置。

步骤三：在飞秒激光照射硅片的同时，在硅片左右两侧施加水平电场。

本步骤优选的，电场左极板为正极，右极板为负极，电势方向从左指向右。

本步骤进一步优选的，电场强度为6×10⁶V/cm。

步骤四：电场与飞秒激光耦合作用一段时间后，成型出微悬臂梁探针。在高精度显微镜下可以观察硅基表面形态。

本步骤优选的，耦合作用的时间为10s，确保硅基表面形态成型的稳定性。

本发明在高精度的显微镜下，取一片尺寸为微纳米级别的硅片，对硅片的中部位置进行固定，一侧进行电场与飞秒激光耦合作用成型。调节电场强度E、飞秒激光的照射功率P和能量功率F，并且保证飞秒激光的照射时间(优选为10秒)。这样微纳米尺寸的硅片上的探针制造完毕。

与现有技术相比较，本发明具有如下的特点：

其一，本发明基于电场与飞秒激光耦合作用，可以提高微悬臂探针的尺寸精度，避免其他温度波峰对探针产生影响。

其二，本发明制造加工简易，有利于微悬臂探针的产业化制造。