[发明专利]一种光纤探针及其组装方法

说明书

本发明公开了一种光纤探针及其组装方法，该光纤探针包括锥形光纤探针和一维纳米材料，一维纳米材料的一端通过金属层与锥形光纤探针的尖端连接，锥形光纤探针和一维纳米材料同轴，所述一维纳米材料采用纳米线或纳米管，长径比≥10：1。组装方法包括如下过程：将锥形光纤探针的尖端和一维纳米材料的一端接触；在锥形光纤探针和一维纳米材料的接触部位，利用电子束沉积的方法诱导沉积一层金属，沉积的金属层将一维纳米材料固定在锥形光纤探针的尖端位置；对沉积的金属层利用微纳加工方法进行修饰加工，得到所述光纤探针。本发明中，探针表面未受到破坏、表面光滑，能够避免现有技术中由于组装光纤探针时探针表面受到破坏、表面粗糙带来的缺陷。

技术领域

本发明属于微纳米制造技术领域，特别是涉及一种光纤探针及其组装方法。

背景技术

微型航天器控制和惯性制导器件、飞行器隐身等军事装备功能的实现依赖于高精度复杂微纳结构的特殊功能，其特征尺寸一般在纳米级别(＜50nm)，且深度可能达到微米级。对于复杂微纳结构，特别是高深宽比微纳结构，现有技术难以进行精确三维结构测量以指导精确加工并保证其功能应用的有效性。

目前，在纳米测量领域，仍以扫描探针显微镜等高端显微镜作为主要测量仪器，其中，探针的尺寸形状决定着成像性能。但由于扫描探针为锥形或金字塔形，虽然能得到10nm左右的横向分辨率，但本身的形状限制了其在大深宽比微纳结构中的测量应用。如，普通原子力探针在测量深沟槽结构时会出现加宽效应，这种假象成像导致其不能准确测量沟槽深度。为了解决大深宽比微纳结构测量，基于AFM探针的大长径比探针被提出并应用于深沟槽结构的测量，并得到较好的成像分辨率。但基于AFM探针的大长径比探针仅适合接触测量，仅能得到样品的横向和纵向尺寸，对于样品的材料、应力等光谱信息测量无能为力，而这些光学信息也是决定微纳结构器件功能的关键信息，为了得到大深宽比微纳结构的形状、性质等多重信息测量结构，迫切需要设计并制备一种能够将光学测量和普通原子力接触式测量相结合的一种大长径比光纤探针来解决上述测量难题。

传统的大长径比探针制备方法需要破坏原子力探针(如孔隙生长法)或者腐蚀并导致原子力探针表面结构破坏(如基于溶液的生长法和组装发)，这些方法仅适用于普通原子力探针结合一维纳米材料。对于需要光滑探针表面导光和大长径比一维纳米材料精确定位的光纤式大长径比探针，如果按照现有传统的大长径比探针制备方法进行组装，使得光纤探针的表面会被破坏，则无法利用其进行导光，进而无法用于光学测量。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种光纤探针及其组装方法，本发明的光纤探针中，光纤探针表面未受到破坏，表面光滑，能够保证光纤探针的导光能力，进而能够用于光学测量。

本发明采用的技术方案如下：

一种光纤探针，包括锥形光纤探针和一维纳米材料，一维纳米材料的一端通过金属层与锥形光纤探针的尖端连接，锥形光纤探针和一维纳米材料同轴，所述一维纳米材料采用纳米线或纳米管，长径比≥10：1。

优选的，锥形光纤探针表面镀有金属膜层，金属膜层材料为金、银或铝，厚度为10nm～150nm。

优选的，锥形光纤探针形状为锥体，锥体角为10°～80°，锥体针尖直径为5nm～200nm。

优选的，所述一维纳米材料直径为5nm～200nm，长度为50nm～2μm，尖端直径不大于10nm。

优选的，所述金属层材料为金、银或铝。

本发明还提供了一种光纤探针的组装方法，包括如下过程：

将锥形光纤探针的尖端和一维纳米材料的一端接触，锥形光纤探针和一维纳米材料同轴，所述一维纳米材料采用纳米线或纳米管；

在锥形光纤探针和一维纳米材料的接触部位，利用电子束沉积的方法诱导沉积一层金属，沉积的金属层将一维纳米材料固定在锥形光纤探针的尖端位置；