[发明专利]原子力显微镜悬臂探针及其制作方法

说明书

本发明公开了一种原子力显微镜悬臂探针及其制作方法，原子力显微镜悬臂探针包括：探针悬臂，探针针尖以及温敏结构。所述探针悬臂上形成有压敏结构；所述探针针尖形成于所述探针悬臂的一端；所述温敏结构形成于所述探针针尖上且延伸至所述探针悬臂上。本发明的原子力显微镜悬臂探针，是一种应用于原子力显微镜的、具备热学测量功能的新型自传感悬臂探针，在原子力显微镜技术上，利用压阻悬臂探针或压容悬臂探针结合热敏电阻或热电偶结构来研究纳米尺度温度分布。

技术领域

本发明是关于原子力显微镜检测及纳米尺度热导测量技术领域，特别是关于一种原子力显微镜悬臂探针及其制作方法。

背景技术

随着科学技术的进步，半导体集成电路的器件集成度按照摩尔定律快速增加，电子元器件和微机电系统尺寸也在不断小型化。目前普遍采用的晶体管生产工艺可以在一平方厘米的面积内集成数十亿个晶体管。如此密集的晶体管在以极高频率工作时必然会产生巨大的热量，包括晶体管中电流通过时产生的焦耳热和电容充放电时所产生的热量，若不能及时传递出来，温度将极大影响其寿命和稳定性。热耗散问题变得越来越突出，热耗散能力成为限制芯片具有更高性能最重要的因素。同时，在微纳米尺度器件中，热耗散问题作为制约器件性能的关键问题，使得对二维材料热传导性质的研究变得尤为重要，故而研究纳米尺度温度分布调控变得很有意义。

近年来，随着原子力显微镜技术的发展，出现了探针尖端集成热敏电阻或者热电偶结构的温度传感探针，用于二维材料和人造纳米结构中温度分布的测量。但是这些原子力显微镜探针依然需要采用光杠杆的技术来探测悬臂的形变及针尖样品间的相互作用力，难以避免光杠杆的激光的照射和干扰。同时，用于原子力显微镜的压阻式硅悬臂探针也在不断的迭代，可实现对针尖样品接触的柔性可控，并且可以完全避免光杠杆反馈对测量的光热干扰。

然而到目前为止，压阻式硅悬臂探针还仅仅使用在形貌测试上，使用性能单一有限，国际上目前还鲜见有用压阻式硅悬臂探针进行热学测量的报道。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原子力显微镜悬臂探针及其制作方法，在原子力显微镜技术上，利用新型的压阻悬臂探针或压容悬臂探针结合温敏元件来研究纳米尺度温度分布。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种原子力显微镜悬臂探针，包括：探针悬臂，探针针尖以及温敏结构。所述探针悬臂上形成有压敏结构；所述探针针尖形成于所述探针悬臂的一端；所述温敏结构形成于所述探针针尖上且延伸至所述探针悬臂上。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述探针悬臂上形成有第一金属引线电极，所述第一金属引线电极位于所述压敏结构和所述温敏结构之间且与所述压敏结构和所述温敏结构均不连通设置。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述压敏结构和所述温敏结构之间形成有绝缘层。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述温敏结构包括温敏元件和与所述温敏元件电连接的第二金属引线电极，所述温敏元件形成于所述探针针尖上，所述第二金属引线电极自所述探针针尖延伸至所述探针悬臂上。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述绝缘层完全覆盖所述压敏结构，所述第二金属引线电极自所述探针针尖延伸至所述绝缘层上。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述温敏元件包括热敏电阻或热电偶结构。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述压敏结构包括压敏元件和第三金属引线电极，所述第三金属引线电极电连接所述压敏元件。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述压敏元件包括压敏电阻或压敏电容。