[发明专利]基于原子力显微镜恒力模式的纳米微小结构加工方法

摘要

基于原子力显微镜恒力模式的纳米微小结构加工方法，本发明涉及纳米量级微小结构的加工方法。它克服了现有的AFM的纳米微小结构加工方法加工深度不可控以及所能精确加工的尺寸范围非常有限的缺陷。本发明系统增加了二维微动工作台控制电路和二维微动工作台，本方法的主单片机通过AFM加工驱动电路驱动扫描陶管进行相应的伸长动作，使探针的针尖刺入被加工工件表面；扫描陶管的变化量由扫描陶管检测电路实时检测并传送给主单片机，在主单片机的控制下扫描陶管持续进行相应方向伸长动作，直到用户的加工深度设定值等于扫描陶管进给量(dZ)减去设定微悬臂的相对反弹量(dS)，主单片机驱动二维微动工作台完成水平方向上的运动，直到刻划工作结束。

主权项

1、基于原子力显微镜的纳米微小结构加工方法，本发明方法的系统包括计算机(3)、主单片机(4)、显示器及键盘(5)、AFM扫描陶管驱动电路(8)、AFM微悬臂加工系统(9)和AFM扫描陶管检测电路(10)，AFM微悬臂加工系统(9)包括扫描陶管(9-1)、悬臂(9-2)、探针(9-3)、光杠杆测角装置(9-4)和PID恒力伺服控制电路(9-5)，计算机(3)的通信端口连接主单片机(4)的一个通信端口，主单片机(4)的另一个通信端口连接显示器及键盘(5)的通信端口，主单片机(4)的一个输出端连接AFM微悬臂加工系统(9)的一个输入端，AFM微悬臂加工系统(9)的输出端连接AFM扫描陶管驱动电路(8)的输入端，主单片机(4)的一个输入端连接AFM扫描陶管检测电路(10)的输出端，AFM扫描陶管驱动电路(8)的一个输出端连接AFM扫描陶管检测电路(10)的输入端，AFM扫描陶管驱动电路(8)的另一个输出端连接AFM微悬臂加工系统(9)的另一个输入端，其特征在于它还包括二维微动工作台控制电路(6)和二维微动工作台(7)，主单片机(4)的另一个输出端连接二维微动工作台控制电路(6)的输入端，二维微动工作台控制电路(6)的输出端连接二维微动工作台(7)的输入端。本方法包括如下步骤：一、通过计算机(3)输入被加工工件(11)的加工参数，被加工工件(11)固定在二维微动工作台(7)上；二、AFM微悬臂加工系统(9)的探针(9-3)针尖接触被加工工件(11)表面；三、主单片机(4)通过AFM扫描陶管驱动电路(8)驱动悬臂(9-2)进行伸长动作，使探针(9-3)的针尖刺入被加工工件(11)表面；同时，扫描陶管(9-1)的伸缩量dZ被AFM扫描陶管检测电路(10)检测到并传送给主单片机(4)，在主单片机(4)的控制下与用户设定微悬臂的相对反弹量dS进行对比后得出控制量，送到PID恒力伺服控制电路(9-5)与光杠杆测角装置(9-4)测得的悬臂变形量进行对比得出控制量，通过AFM扫描陶管驱动电路(8)驱动扫描陶管(9-1)进行动作，一直达到用户的加工深度设定值h；四、主单片机(4)通过二维微动工作台控制电路(6)驱动二维微动工作台(7)完成水平方向上的运动，直到刻划工作结束。