[发明专利]一种激光复合扫描近场光学显微镜探针的纳米加工方法

说明书

一种激光复合扫描近场光学显微镜探针的纳米加工方法，先通过磁控溅射仪在硅片基底表面溅射一层银薄膜，然后搭建激光复合SNOM探针加工平台，实现SNOM探针的精准位置控制以及激光与SNOM探针针尖小孔的精确复合加工，最后设置激光参数并在样品表面进行纳米结构加工；本发明同时利用SNOM探针针尖的高精度，以及激光在针尖产生的高瞬时能量等特点对银薄膜表面进行纳米结构加工，工艺简单，加工效率高，可大规模使用，加工产生的结构尺寸满足纳米结构的要求。

技术领域

本发明涉及纳米结构制造技术领域，具体涉及一种激光复合扫描近场光学显微镜探针的纳米加工方法。

背景技术

近年来，在电子等设备小型化、集成化的需求下,进一步减小微光机电器件的尺寸成为研究的热点。纳米电子器件正朝着更小纳米尺寸、更高集成度、更强性能等方向发展，亟需在纳米制造方面进行突破，纳米结构的制造成为突破这一瓶颈的亟待开发与研究的重要技术手段。

针对纳米级结构的制造，已有的部分工艺方法还存在一些问题：传统的掩模光刻工艺受到半波衍射极限的限制，已不适于纳米尺度表面结构的制造；电子束、离子束、X射线光刻等技术提供了高精度的纳米加工方法，但设备成本昂贵，技术复杂，影响了这些方法的普遍应用；微接触印刷技术只适用于在材料表面添加一层液态单分子层，无法使材料本身形成纳米结构。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用激光复合扫描近场光学显微镜(SNOM)探针的纳米结构制造方法，同时利用SNOM探针针尖的高精度，以及激光在针尖产生的高瞬时能量，进行纳米结构加工。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种激光复合扫描近场光学显微镜探针的纳米加工方法，包括以下步骤：

1)制备样片；通过磁控溅射仪在硅片基底表面溅射一层50nm厚度的银薄膜；

2)搭建激光复合SNOM探针加工平台：

搭建光路，光路包括光纤激光器、原子力显微镜及其控制系统，SNOM探针和光学成像系统(CCD相机)，将光纤激光器发出的激光聚焦于SNOM探针针尖小孔处，并实时对激光功率进行调节；

搭建好光路后，将样片固定在下方为压电陶瓷管的载物台上；

3)设置激光参数并进行加工：采用激光复合SNOM探针加工平台进行纳米结构加工，激光的具体参数为：波长为808nm的连续激光，30-50mW的激光能量辐照SNOM探针针尖小孔，在样片的银薄膜上制造得到纳米级结构。

所述的步骤2)中搭建光路的具体步骤为：将光纤激光器发出的激光垂直照射在SNOM(扫描近场光学显微镜)探针针尖小孔处；利用AFM(原子力显微镜)作为SNOM探针控制器，并添加光学成像系统(CCD相机)进行位置观察，用于检测激光、光电检测器与SNOM探针微悬臂的调控；通过AFM的控制系统，经检测激光、光电检测器、反馈系统、压电陶瓷管控制SNOM探针与样片间的距离，使SNOM探针与样片表面保持纳米级别的距离。

所述的步骤3)中设置激光参数并进行加工，具体步骤为：

a、将AFM设置为轻敲模式，通过AFM的控制系统调整SNOM探针的位置，对样片80×80μm²范围内的银薄膜进行扫描，得到其表面形貌，然后退针；

b、将光纤激光器发出的圆形光斑激光束进行聚焦，并将焦点调至SNOM探针上方1cm处，采用焦后复合加工；

c、将AFM设置为轻敲模式，再次进针后开始进行扫描，并同时打开光纤激光器，设置输入激光功率为30-50mW，进行加工；扫描完成后，关闭光纤激光器。

本发明的有益效果为：