原子力显微镜碳纳米管探针的制备工艺研究

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20世纪80年代末期,诞生了研究电子、原子和分子运动规律的纳米科学技术,从此之后,人们便将直接操纵排列原子和分子作为最终目标。为观察物质的微观状态,研制出了许多观测手段,其中应用最广泛的就是扫描探针显微镜(SPM),其中,原子力显微镜(AFM)又是所有扫描探针显微镜中很常用,也非常方便应用的一种,原子力显微镜可以分辨出原子级别的微观形貌,成为纳米技术中的重要研究手段。原子力显微镜的探针是其最核心的部件之一,对成像性能起决定作用。在纳米材料中,碳纳米管是一种具有特殊结构和突出物理化学性能的新型材料,具有广泛的应用前景。而将碳纳米管和原子力显微镜结合起来,制备出碳纳米管原子力显微镜探针则极大地提高了原子力显微镜的成像性能。在本文中通过一系列实验,利用聚焦离子束(FIB)双束系统制备出了碳纳米管探针。首先研究了电化学腐蚀法制备钨针尖的工艺特点,通过数据分别研究了电源电压、钨丝角度、电解液浓度等参数与加工结果的相互关系,加工出的钨针尖会在制备纳米管探针的过程中用到,另外,文章中还研究了聚焦离子束铂沉积的工艺过程,通过不同离子加速电压下,各离子束流的沉积结果比较,提出临界电流的概念,并初步分析了束斑重叠率对沉积结构的影响,总结出沉积规律,为下一步研究提供了重要的技术支持。最后利用聚焦离子束双束系统制备出特定长度和角度的碳纳米管原子力显微镜探针针尖,分别完成纳米管的粘接、长度优化和角度优化,还尝试性的利用电子束铂沉积加工出单壁碳纳米管原子力显微镜探针针尖,为进一步研究奠定了基础。
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