一种原子力显微镜探针及其制备方法与流程

背景技术：

传统的原子力显微镜探针是由微电子机械技术加工而成，其材料成分为硅或者氮化硅，其缺点是缺乏韧性，容易破损。本发明引入聚合物通过紫外固化、并引入金、镍纳米颗粒，使得探针既有一定硬度，亦有一定的韧性。

技术实现要素：

目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种原子力显微镜探针及其制备方法，既可以增加探针韧性，又可以保证其硬度，从而延长探针寿命。

一种原子力显微镜探针，探针为圆锥体结构，且所述探针由复合材料制得，所述复合材料的原料组分及各组分的质量份如下：

对紫外光敏感的聚合物：80份~90份；

金颗粒：5份~10份；

镍颗粒：5份~10份，上述三种原料组分按质量份混合搅拌均匀。

优选地，所述探针的基底直径为2~7微米，所述探针的尖端半径为20~300纳米，所述探针的高度为3~10微米。

优选地，所述对紫外光敏感的聚合物为环氧树脂或乙烯基醚或丙烯酸酯。

优选地，所述的金颗粒尺寸半径为10 -200纳米。

一种原子力显微镜探针的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

a）首先在石英基板上通过聚焦离子束对石英进行刻蚀得到凹陷的锥形模具；

b）将步骤（a）所得锥形模具压于复合材料上，并通过紫外光辐照使其固化，其中紫外光波长范围为193nm-365nm，辐照时间为0.1s-120s；

c）固化完成后脱模得到初始探针，然后采用聚焦离子束刻蚀将初始探针尖端的半径刻蚀调整至20~300纳米，得到最终探针。

有益效果：本发明提供的一种原子力显微镜探针及其制备方法，既可以增加探针韧性，又可以保证其硬度，从而延长探针寿命。同时该探针具有高深宽比，可以探测相应的高深宽比沟槽，探针具有一定的柔性，可以延长探针的使用次数。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

一种原子力显微镜探针，探针为圆锥体结构，且所述探针由复合材料制得，所述复合材料的原料组分及各组分的质量份如下：

对紫外光敏感的聚合物：80份~90份；

金颗粒：5份~10份；

镍颗粒：5份~10份，上述三种原料组分按质量份混合搅拌均匀。

优选地，所述探针的基底直径为2~7微米，所述探针的尖端半径为20~300纳米，所述探针的高度为3~10微米。

优选地，所述对紫外光敏感的聚合物为环氧树脂或乙烯基醚或丙烯酸酯。

优选地，所述的金颗粒尺寸半径为10 -200纳米。

一种原子力显微镜探针的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

a）首先在石英基板上通过聚焦离子束对石英进行刻蚀得到凹陷的锥形模具；

b）将步骤（a）所得锥形模具压于复合材料上，并通过紫外光辐照使其固化，其中紫外光波长范围为193nm-365nm，辐照时间为0.1s-120s；

c）固化完成后脱模得到初始探针，然后采用聚焦离子束刻蚀将初始探针尖端的半径刻蚀调整至20~300纳米，得到最终探针。

实施例一：

一种原子力显微镜探针，由复合材料制得，且所述复合材料的原料组份及各组分质量份如下：

丙烯酸酯：80份

金颗粒：10份；且金颗粒尺寸半径为20纳米；

镍颗粒：10份；且镍颗粒尺寸半径为30纳米；

上述三种原料组分按质量份混合搅拌均匀。

上述原子力显微镜探针的制备方法的步骤如下：

a）首先在石英基板上通过聚焦离子束对石英刻蚀得到凹陷的锥形模具，且锥形模具开口处直径为3微米，底部直径为100纳米，深度为4微米；

b）将步骤（a）所得锥形模具压于由对紫外光敏感的聚合物、金颗粒、镍颗粒混合搅拌均匀得到的复合材料上，并通过波长为365nm的紫外光辐照60s使其固化；

c）固化完成后脱模得到初始探针，然后采用聚焦离子束刻蚀将初始探针尖端的半径刻蚀调整至30纳米，得到最终探针，且最终探针高度4微米；基底直径3微米；尖端半径30纳米。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的两种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围 。

技术特征：

1.一种原子力显微镜探针，其特征在于，探针为圆锥体结构，且所述探针由复合材料制得，所述复合材料的原料组分及各组分的质量份如下：

对紫外光敏感的聚合物：80份~90份；

金颗粒：5份~10份；

镍颗粒：5份~10份，上述三种原料组分按质量份混合搅拌均匀。

2.根据权利要求1所述的一种原子力显微镜探针，其特征在于：所述探针的基底直径为2~7微米，所述探针的尖端半径为20~300纳米，所述探针的高度为3~10微米。

3.根据权利要求1所述的一种原子力显微镜探针，其特征在于：所述对紫外光敏感的聚合物为环氧树脂或乙烯基醚或丙烯酸酯。

4.根据权利要求1所述的一种原子力显微镜探针，其特征在于：所述的金颗粒尺寸半径为10 -200纳米。

5.一种如权利要求1~5中任一项所述的原子力显微镜探针的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

a）首先在石英基板上通过聚焦离子束对石英进行刻蚀得到凹陷的锥形模具；

b）将步骤（a）所得锥形模具压于复合材料上，并通过紫外光辐照使其固化，其中紫外光波长范围为193nm-365nm，辐照时间为0.1s-120s；

c）固化完成后脱模得到初始探针，然后采用聚焦离子束刻蚀将初始探针尖端的半径刻蚀调整至20~300纳米，得到最终探针。

技术总结
本发明公开了一种原子力显微镜探针及其制备方法，所述探针为圆锥体结构，且所述探针由复合材料制得，所述复合材料的原料组分及各组分的质量份如下：对紫外光敏感的聚合物：80份~90份；金颗粒：5份~10份；镍颗粒：5份~10份。本发明提供的一种原子力显微镜探针及其制备方法，既可以增加探针韧性，又可以保证其硬度，从而延长探针寿命。同时该探针具有高深宽比，可以探测相应的高深宽比沟槽。