[发明专利]原子级平整金属薄膜基底的制备方法

说明书

本发明公开了一种原子级平整金属薄膜基底的制备方法。所述方法包先在具有原子级平整的基底表面蒸镀上所需的金属薄膜，然后在金属薄膜表面旋涂紫外固化胶，再将一片表面积略大于基底的石英玻璃放置在旋涂完固化胶的金属薄膜上，通过紫外辐照使胶水固化，最后机械解理得到原子级平整的金属薄膜表面以及可重复使用的基底。本发明的模版剥离法工艺简单，重复性好，模具可重复使用，制得的原子级平整的金属薄膜表面粗糙度低。

技术领域

本发明属于金属薄膜的制备领域，涉及一种原子级平整金属薄膜基底的制备方法。

背景技术

扫描探针显微镜是扫描隧道显微镜及在扫描隧道显微镜的基础上发展起来的各类型探针显微镜(比如原子力显微镜、磁力显微镜、静电力显微镜、压电力显微镜、扫描电容显微镜等)的统称，因其极高空间分辨率、运行环境友好等优势，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中具有重大的科学意义和广泛的应用前景。以扫描隧道显微镜和压电力显微镜为例，两者均需要使用具有较高平整度的导电支撑基底。但是，超平整、低损耗金属薄膜的低成本制备技术的缺乏，不仅阻碍了实验研究的进展，更限制了扫描探针显微技术在多个领域的应用发展。

目前，金属薄膜制备工艺主要有蒸发镀膜(如电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射等)、模板剥离(以抛光硅片、云母等为模板，以环氧树脂为黏合剂、黏结支撑基底与金属薄膜，存在黏结不均匀、剥离不完整等问题。Surface Science,1993,291:39-46；Nanophotonics,2018,7:1865-1889)、种子层法(无论种子层为何种材料，均相当于再金属薄膜与基底之间引入杂质，金属性能难以预知。Nano Letters,2008,9:178-182；ACS Nano,2010,4:3139-3146)等。但这些方法受真空度提升及沉积速率精确调控的限制，且容易引入杂质或缺陷，难以制备出宏观尺度上原子级平整的金属薄膜，几何形貌、光学损耗都不尽理想，大大限制了电学相关扫描探针显微镜的发展和应用。因此，发展一种重复性高、操作简易、成本低廉的原子级金属薄膜的制备方法，对于扫描探针显微镜的发展及量子效应的观测具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种价格低廉、操作简便、模具可重复使用，无需后续处理、且不对金属薄膜本身性质造成负面影响的原子级平整金属薄膜基底的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

原子级平整金属薄膜基底的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，在具有原子级平整的基底表面，采用电子束蒸发、热蒸发或磁控溅射方式，蒸镀上所需的金属薄膜；

步骤2，在金属薄膜表面旋涂紫外固化胶；

步骤3，将一片表面积略大于基底的石英玻璃放置在旋涂完固化胶的金属薄膜上，利用石英玻璃的透明性，采用紫外辐照，使胶水固化；

步骤4，机械解理，即可得到原子级平整的金属薄膜表面以及可重复使用的基底。

步骤1中，所述的基底为本领域常规使用的基底，选自抛光硅片、Si/SiO₂基片、蓝宝石(Al₂O₃)基片、氮化镓(GaN)基片、砷化镓(GaAs)基片、钛酸锶(SrTiO₃)基片等具有原子级平整的基底。

步骤2中，紫外固化胶型号为LOCTITE3492。预旋涂参数为转速400rpm，时长15s，正式旋涂参数为转速2000～2500rpm，时长1min。

步骤3中，紫外波长为250～1000nm，峰值365nm，辐照功率为40mW/cm²，辐照时间为1min。

步骤4中，解理工具为手术刀片等刀具，刀片刃口优选为0.1～0.5mm。

本发明中，所述的金属为金、银、铜、铝、钛、铂等。