[发明专利]一种用于扫描隧道显微镜的隧道探针及其制备方法

摘要

本发明涉及一种用于扫描隧道显微镜的隧道探针及其制备方法。本发明利用预先打孔再沉积的方法，并通过控制聚焦离子束刻蚀，电子束曝光，离子刻蚀，或反应离子刻蚀的方法的工艺参数，得到针尖直径为纳米水平、分辨率高的细小的探针。可根据实际情况，直接使用或是去掉绝缘层薄膜衬底后只保留倒圆台形孔洞里的导电材料，来作为针尖使用。本发明不会引入杂质、针尖表面不易产生碳层和氧化物层，保证了探针针尖化学组分的单一；制得的探针不局限于常规的钨丝、铂－铱丝等细金属丝，可根据需要，得到各种导电材料制得的针尖；也可以制备出单晶的隧道针尖；和常规的方法无法得到的自旋极化率为100％的半金属隧道针尖。

主权项

1、一种用于扫描隧道显微镜的隧道探针的制备方法，包括如下的步骤：1)在Si衬底两侧利用化学气相沉积的方法各制备一绝缘层薄膜，然后利用紫外光刻的方法在其一侧开一个0.2×0.2平方毫米的窗口，利用化学反应刻蚀的方法除去窗口内的绝缘层薄膜；然后把该样品放入65℃、4M的KOH溶液中进行蚀刻，由于KOH溶液刻蚀Si的速率远远高于其刻蚀绝缘层薄膜的速率，因此将Si衬底中央部分刻蚀，露出另一侧的绝缘层薄膜；2)在步骤1)得到的Si衬底的另一侧的绝缘层薄膜上，使用聚焦离子束刻蚀方法，电子束曝光结合离子刻蚀或反应离子刻蚀的方法，或纳米压印的方法，制备出倒圆台形的孔洞，所述的倒圆台形的孔洞上表面的直径为3～100纳米，下表面的直径为0.3～50纳米，其上表面与下表面的直径相差很大，已近似为倒圆锥形；3)使用常规方法在步骤2)制得的具有倒圆台形的孔洞的绝缘层薄膜上和Si衬底的中央部分沉积导电材料，直至其中充满所述的导电材料，以及在绝缘层薄膜上形成50～1000纳米厚的导电层，即得到本发明的用于扫描隧道显微镜的隧道探针，该隧道探针可直接使用。