在分析了原子力显微镜(AFM)探针在测量及加工领域应用过程中,探针磨损对于实验结果的影响的基础上,综述了Si3N4针尖、金刚石针尖和单晶硅针尖的磨损机理。并展望了探针磨损机理的发展趋势。

根据各向异性湿法刻蚀针尖的自锐效应模型和晶面交点模型, 设计了AFM探针针尖加工工艺流程,并进行了针尖加工实验.通过分析实验结果并结合晶面交点模型,分别得到了针尖形状与蚀液浓度、刻蚀液温度、添加剂、掩模方向的关系.结合自锐效应模型,得到了(100)硅片刻蚀针尖自锐条件.最后对工艺参数进行了优化,采用15 mol/L的KOH溶液,在70 ℃,并且方形掩模边缘平行于<110>方向,可以得到满足自锐效应的、重复率高、表面粗糙度小、高宽比为1.56的单晶硅针尖.

碳纳米管具有很小的半径、较高的纵横比、高的柔软性能、独特的化学结构和确定的电子特性,这一系列性质使得它很适合用作原子力显微镜针尖.针尖的制作原先是手工操作,目前应用较广泛的是化学汽相沉积法(CVD).这种针尖使原子力显微镜的分辨率得到很大的提高,纳米操纵能力大大加强.

探针是扫描探针显微镜的核心部分,结构及针尖的表面状态会影响此类仪器的操作性、可控制性、工作稳定性、可靠性以及其它性能的发挥.探针及其相关技术的研究进展成为人们十分关注的问题.探针对表面物理信息的检测是一个针尖与试样表面相互作用的过程,包含物理、几何关系,还包含表面微观化学作用及其它微观因素的影响.本文探讨探针与表面相互作用关系,并就近些年探针技术发展讨论探针性能、针尖及相应结构的改进,探针功能的拓展以及功能的组合,讨论相关制备技术方法、特点和相应检测条件、适用环境等.