基于AFM探针轨迹及工作台运动结合的纳米加工技术研究

摘要

基于原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM）的纳米机械刻划加工技术已经成为加工纳米结构的有效方法之一，随着纳米技术的发展，复杂微纳结构的制造已经成为一个研究热点。本课题针对AFM探针纳米加工技术中存在的加工结构一致性差和复杂程度低等问题进行研究，将AFM探针轨迹运动与工作台运动相结合，提出了提高AFM探针纳米机械刻划加工效率、加工结构复杂性和一致性的新方法，并通过实验验证了方法的可行性。
　　首先，针对AFM探针在不同刻划方向加工结构的深度和质量一致性差的问题，对原有AFM系统进行改造并引入精密气浮主轴和手动二维调整台，设计一种探针相同刻划方向加工纳米单线和纳米通道结构的方法，从而提高了加工结构深度和质量的一致性。
　　其次，通过对AFM系统开源程序的扩展利用，改变AFM探针运动轨迹，研究探针与高精度运动平台的复合运动关系，提出了依靠探针轨迹运动加工复杂微阶梯结构的新方法，最终提高了结构的复杂性和加工效率。
　　最后，通过对AFM探针往复运动的速度控制，同时配合高精度运动平台的匀速运动，改变AFM加工过程中的进给量，实现三维复杂结构加工的新工艺。因此，通过改变AFM探针轨迹和扫描速度，并配合高精度平台的运动解决了微纳结构加工效率、结构一致性和复杂性的问题。

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第1章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2研究现状

1.3本课题的主要研究内容

第2章 加工方向对探针刻划加工影响及消除方法研究

2.1引言

2.2 AFM金刚石探针刻划实验条件

2.3探针不同刻划方向对加工结果影响研究

2.4采用相同刻划方向的加工方法

2.5采用相同刻划方向加工实验研究

2.6 本章小结

第3章 基于探针轨迹变化的复杂微阶梯结构加工方法研究

3.1引言

3.2基于探针轨迹变化的阵列微结构加工技术

3.3 规则结构加工的探针速度控制

3.4探针进给速度与工作台速度的匹配关系

3.5 复杂阵列微阶梯结构的加工实验

3.6 本章小结

第4章 基于探针速度变化加工三维微结构方法研究

4.1 引言

4.2基于探针速度变化的三维微结构加工技术

4.3进给量与加工深度关系的实验研究

4.4改变探针速度进行复杂结构加工的实验研究

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

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