一种微悬臂、探针及原子力显微镜制造技术

本发明专利技术提供一种微悬臂、探针及原子力显微镜，该微悬臂应用于原子力显微镜，所述微悬臂包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域和所述第三区域分别设置在所述微悬臂的两端，所述第二区域在所述第一区域和所述第三区域之间，所述第一区域用于固定所述微悬臂的一端，所述第三区域内设置有用于探测被测样品的针尖，所述第二区域内包括至少一个微沟道。本发明专利技术实施例中，在微悬臂的第二区域内包括至少一个微沟道，以将微悬臂划分成更小的悬臂，每个悬臂具有各自的共振频率，至少两个更小的悬臂的叠加，可以降低微悬臂整体的Q值，使微悬臂具有更宽的频幅峰，对更宽频的信号进行响应，进而可以满足检测不同频率的振动信号的要求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
一种微悬臂、探针及原子力显微镜


[0001]本专利技术涉及原子力显微镜
，尤其涉及一种微悬臂、探针及原子力显微镜。

技术介绍

[0002]原子力显微镜(Atomic Force Microscope，AFM)是一种高分辨率的扫描成像设备，探测微悬臂与被测样品间的作用力，实现探测功能。其基本原理，是将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有极为微小的针尖，针尖与样品表面接触，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面，而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。原子力显微镜中微悬臂的品质因数(Q
‑
factor，Q值)表征了微悬臂的响应状况。
[0003]目前，微悬臂通常具有较高的Q值，这是因为较高的Q值在成像过程中可以使探针对样品作用的响应更敏感，从而提高成像分辨率，所以目前市面上的AFM探针，尤其是轻敲模式(tapping mode)的探针都追求高Q值。
[0004]但是，若将微悬臂用作一个振动信号的传感器，较高的Q值反而会导致微悬臂只对共振频率附近的信号响应较敏感，但对偏离共振峰的信息响应微弱或不响应，目前微悬臂的频幅峰窄，难以检测不同频率的振动信号。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种微悬臂、探针及原子力显微镜，用以解决现有技术中目前微悬臂的频幅峰窄，难以检测不同频率的振动信号的问题。
[0006]本专利技术提供一种微悬臂，应用于原子力显微镜，所述微悬臂包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域和所述第三区域分别设置在所述微悬臂的两端，所述第二区域在所述第一区域和所述第三区域之间，所述第一区域用于固定所述微悬臂的一端，所述第三区域内设置有用于探测被测样品的针尖，所述第二区域内包括至少一个微沟道。
[0007]根据本专利技术提供的一种微悬臂，所述第二区域内包括两个以上的微沟道。
[0008]根据本专利技术提供的一种微悬臂，所述至少一个微沟道连通于所述第二区域的第一边缘，所述第一边缘为与所述微悬臂的侧边缘相重合的边缘。
[0009]根据本专利技术提供的一种微悬臂，所述至少一个微沟道垂直于所述第一边缘。
[0010]根据本专利技术提供的一种微悬臂，在所述第二区域内包括两个以上的微沟道的情况下，所述两个以上的微沟道对称设置在所述第二区域内，各所述微沟道的深度相同或不同。
[0011]根据本专利技术提供的一种微悬臂，所有微沟道均不连通于所述第二区域的第一边缘，所述第一边缘为与所述微悬臂的侧边缘相重合的边缘。
[0012]根据本专利技术提供的一种微悬臂，在所述第二区域内包括两个以上的微沟道的情况下，所述两个以上的微沟道包括第一沟道和平行设置的M个第二沟道，所述第一沟道相交于
各所述第二沟道，M为大于1的整数。
[0013]根据本专利技术提供的一种微悬臂，在所述第二区域内包括两个以上的微沟道的情况下，所述两个以上的微沟道包括N
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1个第三沟道和平行设置的N个第四沟道，所述第三沟道用于连通相邻两个第四沟道的第一端，或者，连通相邻两个第四沟道的第二端，N为大于1的整数。
[0014]本专利技术还提供一种探针，包括：上述实施例中任一项所述的微悬臂，以及设置在所述微悬臂上的针尖。
[0015]本专利技术还提供一种原子力显微镜，包括：探针基座，以及上述实施例中所述的探针。
[0016]本专利技术提供的一种微悬臂、探针及原子力显微镜，在微悬臂的第二区域内包括至少一个微沟道，微沟道可以将微悬臂划分成至少两个更小的悬臂，每个悬臂具有各自的共振频率，至少两个更小的悬臂的叠加，可以降低微悬臂整体的Q值，使微悬臂具有更宽的频幅峰，对更宽频的信号进行响应，进而可以满足检测不同频率的振动信号的要求；另外，利用微沟道划分的至少两个更小的悬臂，可以有效提高微悬臂的振动频率，例如可以满足检测样品产生的光声信号对高频的要求。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本专利技术实施例提供的原子力显微镜的结构示意图；
[0019]图2是本专利技术实施例提供的微悬臂的结构示意图之一；
[0020]图3是本专利技术实施例提供的微悬臂的结构示意图之二；
[0021]图4是本专利技术实施例提供的微悬臂的结构示意图之三；
[0022]图5是本专利技术实施例提供的微悬臂的结构示意图之四；
[0023]图6是本专利技术实施例提供的微悬臂的结构示意图之五；
[0024]图7是本专利技术实施例提供的微悬臂的结构示意图之六；
[0025]图8是本专利技术实施例提供的微悬臂的结构示意图之七；
[0026]图9是本专利技术实施例提供的不同形式的梳齿状AFM探针的结构示意图；
[0027]图10是现有技术的普通AFM探针的频率振幅曲线的示意图；
[0028]图11是本专利技术实施例提供的某梳齿状AFM探针频率振幅曲线的示意图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]为了便于更加清晰地理解本专利技术各实施例，首先对一些相关的技术知识进行如下
介绍。
[0031]原子力显微镜利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。
[0032]举例来说，二极管激光器发出的激光束经过光学系统聚焦在微悬臂背面，并从微悬臂背面反射到由光电二极管构成的光斑位置检测器。在样品扫描时，由于样品表面的原子与微悬臂针尖尖端的原子间的相互作用力，微悬臂将随样品表面形貌而弯曲起伏，反射光束也将随之偏移，因而，通过光电二极管检测光斑位置的变化，就能获得被测样品表面形貌的信息。
[0033]在系统检测成像全过程中，针尖和被测样品间的距离始终保持在纳米量级，距离太大不能获得样品表面的信息，距离太小会损伤针尖和被测样品，反馈回路的作用就是在工作过程中，由针尖得到针尖
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样品相互作用的强度，来改变加在样品扫描器垂直方向的电压，从而使样品伸缩，调节针尖和被测样品间的距离，反过来控制针尖
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样品相互作用的强度，实现反馈控制。因此，反馈控制是原子力显微镜中系统的核心工作机制。该系统可以采用数字反馈控制回路，用户在控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微悬臂，应用于原子力显微镜，所述微悬臂包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域和所述第三区域分别设置在所述微悬臂的两端，所述第二区域在所述第一区域和所述第三区域之间，所述第一区域用于固定所述微悬臂的一端，所述第三区域内设置有用于探测被测样品的针尖，其特征在于，所述第二区域内包括至少一个微沟道。2.根据权利要求1所述的微悬臂，其特征在于，所述第二区域内包括两个以上的微沟道。3.根据权利要求1或2所述的微悬臂，其特征在于，所述至少一个微沟道连通于所述第二区域的第一边缘，所述第一边缘为与所述微悬臂的侧边缘相重合的边缘。4.根据权利要求3所述的微悬臂，其特征在于，所述至少一个微沟道垂直于所述第一边缘。5.根据权利要求4所述的微悬臂，其特征在于，在所述第二区域内包括两个以上的微沟道的情况下，所述两个以上的微沟道对称设置在所述第二区域内，各所述微沟道的深度相同或不同。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景，曾谦，韩东，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：