The invention discloses a nano-pattern processing method of binary transition metal oxide film. By applying a certain DC bias voltage to the tip of a conductive atomic force microscope (C_AFM) probe, the ionic electrochemical reaction of binary transition metal oxide films is generated at the interface of the probe. By controlling the magnitude of the bias voltage, the applied times, the action area of the tip and the scanning times, the nano-graphics of different shapes of binary transition metal oxide films are fabricated. The invention not only has the advantages of nano-scale processing accuracy, simple processing flow, ultra-low energy consumption, pollution-free and no mask plate, but also reduces the physical damage to the probe tip.
【技术实现步骤摘要】
一种二元过渡金属氧化物薄膜纳米图形加工方法
本专利技术公开了一种二元过渡金属氧化物薄膜纳米图形加工方法,属于微纳米结构加工领域,涉及纳米离子学领域。
技术介绍
微纳米结构加工技术是一种在微米及其以下尺度的加工细微结构的技术,最早应用于集成电路的制备。近些年,不断发展的微纳米结构加工技术被广泛应用于信息存储、生物、航空航天等领域。传统的微纳米结构加工技术包括光学曝光技术、电子束曝光技术、聚焦离子束加工技术、激光加工技术等。然而,复杂的加工过程、昂贵的加工设备、微米尺度的加工范围等缺点限制了微纳米结构加工技术的进一步发展。随着纳米技术的快速发展,扫描探针显微镜技术被广泛应用于微纳米结构加工领域。基于扫描探针显微镜探针针尖与样品表面之间的化学作用的纳米图形加方法主要依赖于阳极氧化和摩擦化学氧化。例如ZhiwenShi等人利用C-AFM技术通过阳极氧化对石墨烯进行了不需要电极的纳米图形加工(Nanoletters,2018,18(12):8011-8015),但是这种纳米图形加工方法却很难应用于过渡金属氧化物薄膜材料。基于扫描探针显微镜探针针尖与样品表面之间的物理作用的纳米图形加工方法主要有纳米压痕、机械刻画。例如JinKonKim等人使用AFM探针在室温下制作了极高密度的高聚物纳米压痕阵列(Naturenanotechnology,2009,4(11):727),但是这种加工方法在加工过程中会对探针造成严重的物理损伤。因此,针对过渡金属氧化物薄膜基纳米器件的需求,有必要发展一种基于扫描探针显微镜技术的简便、精确且对探针物理损伤小的微纳米结构加工方法。
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种二元过渡金属氧化物薄膜纳米图形加工方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、将样品放置于样品台上,通过导线将C‑AFM探针、样品、样品台、电压源连成回路。S2、使用C‑AFM扫描指定区域的形貌并选取所要加工的位置。S3、为C‑AFM探针针尖施加直流偏压,使样品与针尖接触的界面处发生离子电化学反应,通过控制偏压的幅值、施加次数和针尖作用区域及扫描次数,实现对二元过渡金属氧化物薄膜不同形状的纳米图形加工。
【技术特征摘要】
1.一种二元过渡金属氧化物薄膜纳米图形加工方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、将样品放置于样品台上,通过导线将C-AFM探针、样品、样品台、电压源连成回路。S2、使用C-AFM扫描指定区域的形貌并选取所要加工的位置。S3、为C-AFM探针针尖施加直流偏压,使样品与针尖接触的界面处发生离子电化学反应,通过控制偏压的幅值、施加次数和针尖作用区域及扫描次数,实现对二元过渡金属氧化物薄膜不同形状的纳米图形加工。2.根据权利要求1所述的一种二元过渡金属氧化物薄膜纳米图形加工方法,其特征在于:所述步骤S1中,C-AFM探针为因表面镀有一层金属膜而具有导电能力的普通原子力显微镜(AFM)探针。3.根据权利要求1所述的一种二元过渡金属氧化物薄膜纳米图形加工方法,其特征在于:所述步骤S1中,将样品台接地。4.根据权利要求1所述的一种二元过渡金属氧化物薄膜纳米图形加工方法,其特征在于:所述步骤S3中,偏压幅值、施加次数、针尖作用区域及扫描次数由可编程的电压源设置及控制。5.根据权利要求1所述的一种二元过渡金属氧...
【专利技术属性】
技术研发人员:燕少安,王冬,龚俊,王海龙,
申请(专利权)人:湘潭大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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