基于AFM探针轨迹及工作台运动结合的纳米加工技术研究

发布时间：2017-05-09 10:16

  本文关键词：基于AFM探针轨迹及工作台运动结合的纳米加工技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：基于原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)的纳米机械刻划加工技术已经成为加工纳米结构的有效方法之一,随着纳米技术的发展,复杂微纳结构的制造已经成为一个研究热点。本课题针对AFM探针纳米加工技术中存在的加工结构一致性差和复杂程度低等问题进行研究,将AFM探针轨迹运动与工作台运动相结合,提出了提高AFM探针纳米机械刻划加工效率、加工结构复杂性和一致性的新方法,并通过实验验证了方法的可行性。首先,针对AFM探针在不同刻划方向加工结构的深度和质量一致性差的问题,对原有AFM系统进行改造并引入精密气浮主轴和手动二维调整台,设计一种探针相同刻划方向加工纳米单线和纳米通道结构的方法,从而提高了加工结构深度和质量的一致性。其次,通过对AFM系统开源程序的扩展利用,改变AFM探针运动轨迹,研究探针与高精度运动平台的复合运动关系,提出了依靠探针轨迹运动加工复杂微阶梯结构的新方法,最终提高了结构的复杂性和加工效率。最后,通过对AFM探针往复运动的速度控制,同时配合高精度运动平台的匀速运动,改变AFM加工过程中的进给量,实现三维复杂结构加工的新工艺。因此,通过改变AFM探针轨迹和扫描速度,并配合高精度平台的运动解决了微纳结构加工效率、结构一致性和复杂性的问题。
【关键词】：原子力显微镜 纳米机械刻划 微纳米结构
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH16;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题研究的背景和意义8-9
• 1.2 研究现状9-14
• 1.2.1 基于AFM微纳结构加工技术研究现状9
• 1.2.2 基于AFM探针机械刻划加工技术研究现状9-12
• 1.2.3 基于AFM探针与工作台结合机械刻划加工技术研究现状12-14
• 1.3 本课题的主要研究内容14-15
• 第2章 加工方向对探针刻划加工影响及消除方法研究15-34
• 2.1 引言15
• 2.2 AFM金刚石探针刻划实验条件15-18
• 2.2.1 探针刻划加工装置及实验条件15-17
• 2.2.2 加工结构的检测方法17-18
• 2.3 探针不同刻划方向对加工结果影响研究18-21
• 2.3.1 探针不同刻划方向加工实验过程18-19
• 2.3.2 采用探针不同刻划方向的加工实验19-21
• 2.4 采用相同刻划方向的加工方法21-28
• 2.4.1 带有精密气浮主轴的AFM加工系统21-22
• 2.4.2 探针相同刻划方向加工方法原理22-28
• 2.5 采用相同刻划方向加工实验研究28-33
• 2.5.1 精密气浮主轴调心过程28-29
• 2.5.2 加工纳米单线结构29-31
• 2.5.3 加工纳米通道结构31-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第3章 基于探针轨迹变化的复杂微阶梯结构加工方法研究34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 基于探针轨迹变化的阵列微结构加工技术34-37
• 3.2.1 利用探针轨迹变化加工阵列微结构的原理34-35
• 3.2.2 探针轨迹变化的软件实现35-37
• 3.3 规则结构加工的探针速度控制37-38
• 3.4 探针进给速度与工作台速度的匹配关系38-40
• 3.5 复杂阵列微阶梯结构的加工实验40-45
• 3.5.1 复杂阵列微阶梯结构的加工过程40-41
• 3.5.2 三角形阵列微阶梯结构加工实验41-42
• 3.5.3 圆形阵列微阶梯结构加工实验42-43
• 3.5.4 平行四边形阵列微阶梯结构加工实验43-44
• 3.5.5 复合阵列结构微阶梯加工实验44-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第4章 基于探针速度变化加工三维微结构方法研究46-56
• 4.1 引言46
• 4.2 基于探针速度变化的三维微结构加工技术46-48
• 4.2.1 利用探针速度变化加工三维微结构的原理46-47
• 4.2.2 探针速度变化的软件实现47-48
• 4.3 进给量与加工深度关系的实验研究48-50
• 4.4 改变探针速度进行复杂结构加工的实验研究50-55
• 4.4.1 垂直载荷对加工结果的影响分析50-51
• 4.4.2 微结构波长对加工结果的影响分析51-53
• 4.4.3 其他复杂三维结构的加工实例53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-61
• 攻读学位期间发表的论文61-63
• 致谢63

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张冬仙;原子力显微术的新方法研究及新型原子力显微镜系统研制[D];浙江大学;2004年

  本文关键词：基于AFM探针轨迹及工作台运动结合的纳米加工技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：352314