文档介绍：天津大学
硕士学位论文
AFM电场诱导氧化加工中微弱电流的检测
姓名:王研
申请学位级别:硕士
专业:测试计量技术及仪器
指导教师:胡小唐
20040401
摘要
纳米技术是一门多学科交叉的、基础研究与应用探索相结合的学科,其最终
的目标是在纳米尺度上直接由原子、分子的排布制造具有特定功能的产品。纳米
加工是纳米技术的核心,也是实现下一代纳米器件的关键。自八十年代以来,以
扫描隧道显微镜为代表的扫描探针显微镜得到迅速发展,在将其作为观测仪器的
同时,研究者也发现了它对样品表面的加工能力,扫描探针加工技术也就在此基
础上应运产生。由于扫描探针加工技术能够有效实现单原子、分子操纵和纳米级
图形结构的刻蚀,因而得到了广泛关注。
基于电场诱导氧化机理的研究己发展了十多年,但在实验和理论方面
还不完善。本课题对电场诱导氧化加工中探针与样品之间产生的场发射电
流进行了理论分析和实验研究,通过实验分析了加工参数对氧化点、氧化线加工
过程中检测出的微弱电流的影响。以下是论文的主要研究工作
分析了电场诱导氧化的基本理论以及表面的电场氧化机理
对进行内部结构分析,构建出一套纳米加工系统,完
成点、线结构的加工,同时监测针尖与样品之间产生的微弱电流
研究了电场加工过程中出现的隧道效应和场发射效应为加工过
程中微弱电流的检测提供了理论依据
通过实验分析了加工参数主要包括偏置电压和加工脉冲时间对点的
加工过程中微弱电流检测的影响
在改变电压施加方式情况下,对点、线加工过程中产生的电流结果进行
了细致分析
在改变电压施加方式情况下,比较点、线加工过程中所测得的电流最大
值与偏压的关系
对加工结果提出评价方法并进行误差分析。
关键词原子力显微镜电场诱导氧化场发射电流隧道效应偏置加
工时间电压施加方式
卜
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下迸行的研究工作和取得的
研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,沦文中不包含其他人己经发表
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学位论文作者签名王研签字日期,。华年月旧日
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学位论文作者签名王研导师签名声
签字日期,节年斗月签字期,年华月从日
第一章绪论
第一章绪论
纳米科技概述
纳米科学技术是指在纳米尺度约在一纳米之间上研究物质的特
性和相互作用包括原子、分子的操纵,以及利用这些特性的多学科交叉的科学
和技术。这一技术使人类认识和改造物质世界的能力延伸到了原子和分子水平,
是当今最重要的新兴科学技术之一。
纳米是一种长度单位,一纳米等于十亿分之一米,千分之一微米,大约是
三、四个原子的宽度。当物质小到一时,其量子效应、物质的局域性
及巨大的表面效应及界面效应使物质的很多性能发生质变,呈现出许多既不同于
宏观物体,也不同于单个孤立原子的奇异现象,因此纳米科学技术是以许多现代
先进科学技术为基础的科学技术,它是现代科学混沌物理、量子力学、介观物
理、分子生物学和现代技术计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核
分析技术结合的产物,纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术的发展,例
如纳米电子学、纳米材科学、纳米机械学等。纳米科技的最终目标是直接以原子、
分子及物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制造出具有
特定功能的产品川。
最早提出纳米尺度上科学和技术问题的是著名物理学家、诺贝尔奖获得
者理查德· 费恩曼。年,他在一次著名的讲演中预言,人类可以用小的机
器制作更小的机器,最后将变成根据人类意愿,逐个地排列原子,制造“产品,
这是关于纳米技术最早的梦想。年,日木学者在国际生产工程学
会与日本精密机械学会联合举办的国际制造工程学术会议上所作的主
题报告中,首先提出了“纳米技术”这一名词。当时提出这一概念是预测超
精密加工的最终目标,即加工精度达到量级。因此,纳米技术
一词最早仅限于描述精细机械年代后期,麻省理
工学院德雷克斯勒教授提倡纳米科技的研究,但当时多数主流科学家对此持怀
疑态度。
纳米科技的迅速发展是在年代末、年代初。