AFM納米刻劃加工方法的加工深度模型建立及實驗研究.pdf

1、基于AFM(Atomic Force Microscopy)探針的機(jī)械刻劃方法作為加工微納米結(jié)構(gòu)的重要方法,越來越受到學(xué)者們的關(guān)注,但是目前在以此方法加工出的三維微納米結(jié)構(gòu)中,存在著加工深度不可提前預(yù)知的問題,而加工深度是加工三維微納米結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)之一。在金屬材料表面進(jìn)行刻劃加工時,為了對AFM探針機(jī)械刻劃加工得到的微納結(jié)構(gòu)的深度進(jìn)行預(yù)測,需要建立此種方法下的微納結(jié)構(gòu)深度理論模型,并基于建立的深度理論模型進(jìn)行相關(guān)實驗研究,最終實現(xiàn)加工

2、給定深度的三維微納結(jié)構(gòu)的目標(biāo),本文主要從以下三方面進(jìn)行了研究和分析。
　　本文建立了基于金屬樣件表面的AFM探針單線單次刻劃V型溝槽深度模型,在建立深度模型的過程中,將金剛石針尖等效為半圓球和圓錐體的結(jié)合體,從而更接近實際針尖形狀。在單線單次刻劃V型溝槽深度理論模型的基礎(chǔ)上,通過討論重復(fù)刻劃的不同情況,建立了單線重復(fù)刻劃V型溝槽深度理論模型。為了能夠?qū)ΧS微納結(jié)構(gòu)的深度進(jìn)行預(yù)測,在刻劃過程中引入了與刻劃方向垂直的進(jìn)給量,建立了AF

3、M二維結(jié)構(gòu)的刻劃深度理論模型。
　　為了驗證建立的AFM單線刻劃V型溝槽深度理論模型的準(zhǔn)確性,進(jìn)行了AFM探針單線單次、單線多次刻劃V型溝槽實驗,將得到的實驗數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對比和分析,進(jìn)而對理論模型進(jìn)行修正。并根據(jù)修正后的理論模型,進(jìn)行了對給定深度V型溝槽最少刻劃次數(shù)的問題以及有原始深度V型溝槽的二次定深度刻劃問題的研究。
　　為了驗證建立的AFM二維結(jié)構(gòu)的刻劃深度理論模型的準(zhǔn)確性,進(jìn)行了不同進(jìn)給量、不同針尖載荷下的AF