原子力显微镜阳极氧化加工的机理研究

介绍了使用原子力显微镜在电场作用下诱导表面局部阳极氧化反应的机理,分析了偏置电压、氧化物厚度对氧化物生长速度的影响,以及湿度和电压对氧化物的尺寸的影响,指出了现阶段AFM纳米加工技术的不足,并对未来的AFM纳米加工技术进行了展望。

原子力显微镜加工红外微透镜阵列的研究

提出了利用原子力显微镜灰阶阳极氧化方法加工Si、Ge、GaAs等晶体材料为基础的红外微透镜阵列.加工了3×3的红外硅微透镜阵列,微透镜的高度和表面直径重复性误差分别为0.2nm和6.0nm,微透镜的平均曲率半径为510.8nm.分析了原子力显微镜加工红外微透镜产生面型结构误差的原因,并提出了减小面型结构误差的方法.利用此种方法加工的折射、衍射和混合红外微透镜阵列可以进一步缩小红外成像系统的尺寸.

大气状态下AFM阳极氧化加工重复性的研究

为实现多隧道结和多岛结构,针对室温大气环境下,利用AFM阳极氧化加工方法,对加工LT-GaAs衬底上的nm级厚度的钛膜的重复性进行了研究。本实验在一定的加工条件下,分别加工了点阵列和线阵列,通过最大残差法计算了它们宽度和高度的重复性百分比,得到所有的重复性百分比都小于1%,表明文中所提供的加工条件下,加工钛膜具有很好的重复性。同时,通过点阵列与线阵列的理论变换方法,进一步验证了在加工氧化钛线时采用0.1μm/s扫描速度的正确性。

外加电压对AFM阳极氧化加工的作用机理

利用原子力显微镜AFM进行阳极氧化纳米刻蚀加工的实质是电场作用下发生的电化学反应,外加电压是影响氧化加工的最重要的因素。在氧化加工过程中,外加电压存在着阈值。分析了电压的大小、类型对氧化物的结构和生长速率产生的具体影响,偏压的提高可以获得较厚的氧化物,氧化速率随氧化层厚度下降,而调节电压脉冲峰值、周期、频率可以增强氧化物的生长速率,提高氧化物的纵横比。说明通过控制电压可以控制实现对氧化过程的控制,而交流脉冲电压对阳极氧化加工最为有利。

纳米孔阵列阳极氧化铝膜的制备和表征(英文)

本文通过在0℃、0.5mol·L-1的草酸溶液中阳极氧化高纯铝片的方法制得了阳极氧化铝(AAO)膜,并用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对AAO膜的形貌和结构进行了表征。结果表明,阻挡层AAO膜中大小一致的膜胞在铝/氧化铝界面上排成六方形阵列;有孔层AAO膜中含有高度有序的纳米孔阵列和膜胞阵列,并且孔的直径和膜胞的尺寸都具有较窄的分布。另外,考察了阳极氧化电压对膜胞尺寸、孔径大小、孔密度和膜胞密度的影响,表明在一定的电压范围内,膜胞和孔径都随电压的升高而增大,而孔密度和膜胞密度却随电压的升高而减小。

高度有序多孔阳极氧化铝膜形成机理的探讨

使用高纯铝片,利用电化学阳极氧化制备了多孔阳极氧化铝(AAO)膜,用原子力显微镜(AFM)对其形貌进行了表征,提出铝阳极氧化过程中纳米孔从无序到有序的自组织模型,探讨了高度有序六角形纳米孔阵列的形成过程,并分析了影响纳米孔有序度的因素及提高有序度的途径。根据自组织模型探讨了长时间阳极氧化和二次氧化条件下形成高度有序六角形纳米孔阵列的机理。

AFM电化学阳极氧化制备二氧化钛纳米线

TiO2 nanowires on Ti/ SiO2/ Si were prepared by Atomic Force Microscopy(AFM) anode oxidation. The effects of applied bias and duration on the formation TiO2 nanowires were discussed. The results show that the thickness of titanium oxide is inversely proportional to the square root of applied bias and duration.

用AFM研究阳极氧化铝的不稳定生长

用原子力显微镜 (AFM)研究了多孔阳极氧化铝 (AAO)模板的不稳定生长 .结果表明 :AAO模板的不稳定生长导致了纳米孔道结构有序度的降低 .在H3 PO4溶液中生长的AAO模板孔道结构稳定性较差 ;而在H2 C2 O4溶液中生长的AAO模板稳定性依赖于氧化电压和电流密度 ,在低电压和电流密度下稳定性较好 ,高电压和电流密度下稳定性较差 .充分利用这种不稳定生长特性 ,通过控制AAO模板的阳极氧化条件 ,可得到具有分枝孔道结构的特殊模板 ,这为利用模板法制备各种Y形或T形纳米线、管提供了新的发展空间 .

铝阳极氧化膜纳米孔阵列的微细结构

用电化学阳极氧化法制备了纳米多孔铝阳极氧化膜(AAO模板)．采用原子力显微镜(AFM) 测试AAO膜,研究了纳米孔阵列的形成机制．结果表明,在AAO膜的表面,除存在六方形的纳米孔阵列 外,在孔端还存在六个微小的隆起,相邻的隆起之间彼此相连,看上去酷似一朵盛开的梅花,花的中心就是 六方形纳米孔．二维AFM图像显示,以往用扫描电镜表征的纳米孔阵列,实际上是一幅排列整齐、并呈周 期性变化的梅花阵列图案．膜背面阻挡层的AFM二维图像表明,膜胞呈六方形,且排列高度有序．膜胞密 度为4．3×109／cm2,与孔密度基本一致．阻挡层的三维照片显示,膜胞的底部存在半球状突起,也呈现出 规整的阵列图案．

基于扫描探针显微镜的纳米加工技术研究进展

扫描探针显微镜(SPM)纳米加工技术是当前非常活跃的纳米加工研究领域,其研究成果有可能成为微纳米器件制作的主要方法。文章主要介绍了单原子操纵、阳极氧化法,以及机械刻蚀加工等SPM纳米加工方法的机理、特点及研究进展,提出了今后需要重视的研究方向。

AFM电场诱导氧化加工作用的分析

纳米加工技术是纳米器件研究的重要基础条件 ,纳米氧化结构则是纳米器件的重要组成部分。为了深化对AFM电场诱导氧化加工机理的理解 ,本文对Si表面的电场诱导氧化作用进行了实验研究 ,包括探针与样品之间实际电压的监测、不同掺杂Si材料加工门槛电压的分析及探针扫描速率对氧化物高度的影响。实验分析表明 。

动态电场诱导氧化实现纳米结构的加工

利用原子力显微镜 (AFM )进行表面的局部氧化加工是进行纳米结构加工的一种很有前途的方法。它具有广泛的应用范围 ,可以进行功能性纳米电子器件和纳米机械结构的加工。实验采用了动态电场作用下的AFM诱导氧化的方法 ,提高了氧化物的生长速度 ,并且改善了氧化结构的纵横比 ,能够更好地控制生成氧化物的结构和电属性。

基于原子力显微镜的阳极氧化技术及其在碳纳米管氧化切割与焊接中的应用

探针阳极氧化是构建纳米结构,制造纳米器件的重要技术之一,本文对该技术中基于原子力显微镜(AFM)的阳极氧化进行了新的研究.通过对氧化加工中微观电场在基底表面分布情况进行模拟,分析了氧化结构的特征与电场分布的关系,通过实验研究分析了不同加工因素对氧化加工的影响.在这些研究基础上利用AFM阳极氧化技术实现了对碳纳米管(CNT)的氧化切割及焊接,为CNT基纳米器件的装配及制备提供了新的技术途径.

阳极氧化铝膜的制备及自组织细微结构

以草酸溶液为电解液,选用高纯(>99.99%)铝箔,氧化电压为40V直流,两步氧化法制备了较大面积的多孔氧化铝膜(AAO);采用CuC l2溶液剥离铝基底;分别用扫描电镜和原子力显微镜对AAO膜的形貌特征和孔径参数进行表征.实验结果表明,CuC l2溶液剥离铝基底的方法简单安全、无毒、无污染;两步阳极氧化法制备的多孔氧化铝膜孔径均匀、周期一致、高度有序,孔道的直径约55nm,孔间距约100nm,呈六边形,而且孔道垂直膜表面;高分辨率原子力显微镜观察到了AAO膜的更细微结构,发现每一个孔均由6个完全相同的颗粒构成,这一结果就直接解释了AAO孔道呈六边形的原因,也为进一步探索AAO自组织形成结构的微观机理提供了直观的实验依据.

AFM动态电场诱导氧化加工的电流分析

对Si表面动态电场作用下利用原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)诱导氧化加工进行了实验研究,通过监测加工过程中的电流变化进行了加工机理和工艺的分析.施加的动态电场为方波,频率范围为1 Hz～10MHz,获得的氧化物高度为1 nm～2 nm.实验结果表明氧化加工过程中,探针、氧化物和Si之间构成了导体-绝缘体-半导体隧道结,其电容效应会影响氧化物的继续生成.采用调制电压进行诱导氧化加工可以提高氧化物的生长速度和优化氧化物的纵横比.实验得出采用频率约为10～100 Hz的调制电压,可获得最优的纵横比.

利用扫描电镜和原子力显微镜测量纳米微孔阳极氧化铝膜

利用多孔型阳极氧化铝膜（PAA）制备纳米材料是近年来研究的热点之一，对PAA的形貌进行准确的表征具有重要的意义.文章首先分析了传统的扫描电镜（SEM）观测方法中镀膜工艺对样品和测量结果的影响，并提出了对镀膜过渡区进行观测的方案.然后着重研究了利用原子力显微镜（AFM）对PAA进行无损测量的方法，比较了不同测量模式下的测量结果，并利用Reiss模型对“针尖-样品卷积效应”进行了有效的修正.文章的研究结果不仅适用于多孔型阳极氧化铝膜这一研究领域，对于纳米多孔材料的测量也有普遍的参考价值.

基于AFM硅表面局域阳极氧化的特性研究及纳米计量标准样板的制作

基于原子力显微镜(AFM)在硅(Si)表面进行局域阳极氧化的技术,以其成本低、易加工等优势被广泛应用于各种纳米元器件的制造.本文基于AFM在Si表面进行局域阳极氧化来制作纳米计量标准样板,首先分别在接触模式和轻敲模式下进行实验,定量分析了偏置电压、移动速率和刻蚀方向等主要参数对所得纳米线尺寸的影响,从而得到标准样板制作的最佳加工参数:在探针针尖电压为-7 V、移动速率为0.3μm/s、Z Distance值为-45 nm时,可以产生稳定的标准样板结构;同时两种模式下对纳米氧化线的影响趋势相同.最后在此最佳参数下,利用AFM在Si表面进行局域阳极氧化,加工得到了一维线光栅、二维光栅和圆形光栅结构.

多孔阳极氧化铝膜的制备及其膜结构影响因素研究

以铝为模板,通过二次阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝(AAO)膜,利用原子力显微镜观察AAO膜的微观形貌,分析退火处理、电化学抛光处理、阳极氧化电压、阳极氧化时间等因素对AAO膜结构的影响,结果表明:AAO膜的物相为非晶态,但经高温退火处理所得AAO膜会被部分晶相化;电化学抛光能有效改善孔洞分布的均匀性.当氧化电压在40~55 V范围内,AAO膜的孔径随着阳极氧化电压的升高而增大,膜孔洞结构排布的有序性也得到增强;膜孔孔径大小分布在40~100 nm之间;阳极氧化时间对膜的孔径没有显著影响;当电解液温度在0~20℃范围内,AAO膜的孔径随着电解液温度的升高而减小,且AAO膜的有序性也随之增强.

基于SPM的纳米加工技术研究进展

扫描探针显微镜(SPM)使人们不仅可以观察到物质表面的微观形貌,还可以在微纳米尺度上对样品表面进行加工,这种方法有可能成为未来微纳米器件的主要制作方法,成为推动人类科学和技术发展的新动力。主要介绍基于SPM的三种纳米加工方法:单原子操纵法、阳极氧化法和机械刻蚀法。详细阐述了各自的原理、特点及发展状况,并指出阳极氧化法是目前最有可能应用在实际生产制造中的加工方法,而机械刻蚀法则不仅可以作为纳米加工的手段,还可以应用于纳米加工机理方面的研究。

利用AFM动态电场在Si表面实现纳米氧化结构

讨论利用原子力显微镜 ( AFM)动态电场诱导阳极氧化作用下 Si表面生成纳米氧化结构的特征 ,并进行相应的机理分析 .实验表明 ,直流电压作用下的氧化结构表现出单峰特征 。