电化学腐蚀法制备STM探针针尖的探究

利用电化学腐蚀法腐蚀高纯钨丝制备了扫描隧道显微镜探针,研究了腐蚀电压、溶液浓度对探针针尖质量的影响.总结出实验室条件下制备探针针尖的最优化条件为:电源电压为18V,NaOH溶液浓度为1mol/L.     

虹吸动态化学腐蚀法制备近场光学显微镜光纤探针的研究

基于虹吸原理 ,设计了一种动态化学腐蚀法的简易装置 ,用于制备近场光学显微镜光纤探针。在一般化学腐蚀法的基础上 ,通过改变虹吸管中水的流向和流速来有效地控制探针锥角和锥长 ,制备出多种形貌的光纤探针。与传统的静态化学腐蚀法相比 ,该法具有重复性高、探针形貌可控、操作方便、实验费用低廉、制备的探针表面光滑等优点。利用该装置 ,成功地制备出针尖尺寸 5 0～ 30 0nm ,针尖锥角在 16°～ 6 5°之间可调的光纤探针。同时 ,选择适当的液位差 ,通过一步腐蚀法制备出针尖尺寸小于 5 0nm ,针尖锥角 12 5°的双锥角光纤探针。并对可能的腐蚀机理进行了探讨。     

STM钨针尖的制备

设计了STM钨针尖制备电路,可实现纳秒级快速断电.采用粗、细腐蚀流程,可以保证针尖低纵横比,同时减少其表面附着的氧化膜杂质.对针尖进行稀盐酸超声清洗,可以彻底去除针尖的氧化层.该针尖经盐酸超声后再进行STM扫描得到了清晰的高序热解石墨图像.     

动态化学腐蚀法制备大锥角近场光纤探针

基于液压传递原理,设计出一种用动态化学腐蚀法制备大锥角近场光纤探针的装置.实验结果表明,在传统的化学腐蚀法制备光纤探针的过程中,通过控制腐蚀液液面的上升速度,可以有效地控制探针针尖的形状以及锥角的大小.在此基础上,还论述了分步控制光纤与腐蚀液液面的相对位移的方法在大锥角光纤探针的制备中所具有的独特优越性.利用所制备的大锥角近场光纤探针在扫描近场光学显微镜上对直径为200nm的小球进行探测,其力学像证实该探针具有较高的形貌分辨率(约为50nm). 关键词： 动态化学腐蚀法 大锥角 近场光纤探针     

Ag涂层内凹弧形针尖增强喇曼散射效应仿真研究

设计了一种表面镀有Ag涂层且具有内凹弧度的圆锥形钨(W)针尖,运用时域有限差分法建立了针尖-球形样品结构的针尖增强喇曼散射模型,研究了针尖增强效应及参数优化配置.采用波长632.8nm光源斜入射激励方式,对模型的针尖增强喇曼散射效应进行电磁场仿真计算,获得了模型在不同光源入射角度、样品粒径、针尖-样品间距下的增强电场强度和针尖增强喇曼散射增强因子.研究结果表明:当光源入射角为72°、样品粒径约为140nm、针尖-样品间距达到2nm时可产生最大的增强因子,达到104量级.该结果为制备高增强效率的探针针尖,及其在高空间分辨率和高检测灵敏度喇曼光谱仪中的实用化提供了参考依据.     

扫描近场红外显微镜光纤探针的腐蚀制法

红外光探针是扫描近场红外显微镜(SNIM)中的关键部件,由于探针的种类和材料不同,制作的方法也不同.一般制作光纤探针有两种方法,即热拉伸法和化学腐蚀法.这里叙述了一种化学腐蚀方法,介绍了怎么去除砷硒碲中红外光纤的聚酰胺表层和硫化硒夹层,以及芯层腐蚀成针尖状的具体方法和过程,并对短锥针探针制法进行了探索.最后用此探针在近场范围内探测了氮化镓样品的自由电子激光(FEL)反射谱. 关键词： 扫描探针显微镜(SPM) 近场红外扫描显微镜(SNIM) 光纤探针     

一种高透过率光纤探针的制作

本文介绍了一种用于近场扫描光学显微镜(NSOM)中的高透过率光纤探针的制作方法。采用缓冲氢氟酸腐蚀低掺杂的普通单模石英光纤,选取适当比例的腐蚀液,可以得到直径、圆锥角均十分理想的针尖。这种方法不需要高掺杂的特殊光纤或是采用先熔拉后腐蚀的复合工艺。针尖经过镀膜后经测量为针尖直径100nm、透过率5.5×10^-4.     

大锥角光纤探针的制备

用熔拉法、腐蚀法、管腐蚀法、熔拉-腐蚀法、激光消融法等制备了光纤探针,对其外形进行了分析比较.熔拉法制作的探针,锥形过渡区细长,并且获得的探针锥角不大(8°～35°).腐蚀法与管腐蚀法可以使探针的锥形过渡区短,损耗小,锥角大(15°～65°),但在制备更大的锥角光纤探针时,表面开始变得粗糙.拉伸-腐蚀的方法制作光纤探针存在一个变锥度区.激光消融腐蚀法容易获得大锥角的探针,并且表面光滑.     

制备扫描近场光学显微镜光纤探针的自动化腐蚀方法

提出了一种制备扫描近场光学显微镜光纤探针的自动化腐蚀方案.该方案利用静态腐蚀过程中光纤所形成的特殊结构,及动态腐蚀过程中光纤在氢氟酸中的移动所带来的新月形弯液面在光纤表面接触位置的变化,通过合理控制腐蚀时间来制备尖端锐利、大锥角或多锥体角等各种结构的探针.设计方案采用计算机控制整个装置实现了探针制备过程的自动化,保持了腐蚀光纤探针实验条件的一致性.实验结果表明,采用此方案可以制备出尖端孔径小于100 nm且锥体角高达70°的光纤探针,且重复性高.此外,该方案的装置结构简单,实现容易.     

外电场下STM钨针尖电子结构的理论研究

采用离散变分局域密度泛函方法，研究了外电场对钨(111)面针尖电子结构的影响.详细计算和分析了在不同偏压和距离条件下，钨针尖的隧道激活轨道和电荷分布.研究结果表明：隧道激活轨道中针尖原子的成分对外偏压的极性、大小以及针尖与样品之间的距离都较敏感.与过去理论计算结果不同，钨针尖原子的5d_z²轨道对隧道激活轨道有一定贡献，但并不是最主要的.在加正偏压时对隧道激活轨道贡献最大的为5d_xz和5d_yz轨道，而在加负偏压时则为包括 关键词：     

数值模拟探针诱导表面等离子体共振耦合纳米光刻

采用有损耗介质和色散介质的二维时域有限差分方法,数值模拟了以光波长514.5nm的p偏振基模高斯光束为入射光源,激发Kretschmann型表面等离子体共振,并通过探针的局域场增强效应实现纳米光刻的新方法——探针诱导表面等离子体共振耦合纳米光刻.分别就探针与记录层的间距以及探针针尖大小,模拟分析了不同情况下探针的局域场增强效应和记录层表面的相对电场强度振幅分布.结果表明,探针工作在接触模式时,探针的局域场增强效应最明显,记录层表面的相对电场强度振幅的对比度最大;当探针针尖距记录层5nm时,针尖下方记录层表面的相对电场强度振幅大于光刻临界值的分布宽度与针尖尺寸相近. 关键词： 纳米光刻 表面等离子体共振 时域有限差分方法     

多晶硅表面织构化新工艺的研究

先后采用电化学腐蚀法和化学酸腐蚀法腐蚀多晶硅,用于制备高效率多晶硅太阳电池.首先将多晶硅片在HF和CH3 CH2 OH体积比为1:2的溶液中进行电化学预腐蚀,具体研究不同电流密度对多晶硅绒面形貌的影响;然后采用化学酸腐蚀法进行二次腐蚀,去除多晶硅表面的疏松结构,得到高性能的多晶硅绒面.使用扫描电镜观察多晶硅表面腐蚀形貌...     

光纤锥探针传输特性的研究

本文采用局域模式耦合理论，对两类光纤锥探针－腐蚀锥和熔拉锥的传输特性进行了比较和分析，得出了光在探针锥中传输时耦合效率的分布情况，以及传输效率随锥长、针尖直径和光波长变化的特性。     

基于迁移学习的原子力显微镜成像恢复方法

受限于探针针尖结构尺寸,用原子力显微镜进行微纳测量时会产生图像边缘失真.提出了一种基于迁移学习的原子力显微镜成像恢复方法,通过迁移学习训练源模型和靶模型实现一维栅格成像恢复.该方法采用数学形态法中的腐蚀算法生成栅格点云数据,通过U-Net网络源模型从点云中提取针尖卷积效应的特征向量,将权重参数迁移至U-Net网络靶模型,靶模型在自适应正则化方法下进行监督学习.实验结果表明,该方法能有效恢复一维栅格的原子力显微镜测量图像,提高横向分辨力,可用于纳米栅格的线宽检测上.     

扫描近场光学显微镜中两类光纤探针传输特性的研究

采用局域模式耦合理论，对扫描近场光学显微镜中的两类光纤探针－腐蚀锥和熔拉锥的传输特性进行了比较和分析。给出了光在探针锥中传输时耦合效率的分布情况，以及传输效率随锥长，针尖直径和光波长变化的特性。     

激光熔覆铜锰合金选择性脱合金制备纳米多孔涂层的研究

本文通过激光加工结合电化学腐蚀脱合金法, 成功实现了纳米多孔涂层的制备. 采用激光熔覆首先在45钢表面制备了成形良好、稀释率低的铜锰合金熔覆层, 并通过快速重熔工艺实现了初始材料组织细化. 研究表明, 在不同的电解液下,铜锰合金的临界腐蚀电位出现了明显的偏移; 在不同的腐蚀电流下,铜锰合金腐蚀后的形貌迥异. 最终,通过选择性腐蚀成功实现了纳米多孔铜和纳米多孔锰涂层的制备, 并利用电位-pH图对脱合金的选择性腐蚀进行了详细的理论解释.     

静动结合的化学腐蚀法制备近场光学探针的理论分析

理论上分析了静动结合的化学腐蚀法制备探针的具体机理及过程。在静态腐蚀的过程中, 利用流体力学Young-Laplace方程的一级近似解获得了光纤插入到HF酸中形成的新月形高度。在动态腐蚀过程中, 详细分析了当静态腐蚀时间和动态腐蚀时间分别取不同值时, 光纤移动速度对光纤探针结构的影响。利用此法可制备出尖端锐利、大锥角或多锥体等各种结构的光纤探针。这为实验上制备出性能优良的探针, 为拓宽扫描近场光学显微镜的应用范围奠定基础。将上述理论分析的结果与本文实验中所得初步结果进行了比较, 所得结果一致。     

钢筋腐蚀监测的光波导传感方法原理探索

本文提出了一种用于混凝土结构钢筋腐蚀监测的光波导传感方法,该方法利用金属膜层局部取代光波导的介质包层,构成腐蚀敏感膜,从而获取金属腐蚀信息.本文依据波导理论讨论了该方法的原理,利用电化学方法在721比色皿的石英玻璃上证实了平面光波导腐蚀传感方案的可行性,并进一步用电镀方法制备出了光纤腐蚀传感器(FOCS)实验样品,取得了预期实验结果.     

ITER偏滤器朗缪尔探针的设计与研制进展

对ITER 偏滤器朗缪尔探针进行了物理需求分析和结构设计,确定了探针离偏滤器靶板瓦表面的高度范围。通过结构设计和模拟仿真,得到了探针在稳态热负载条件下的温度场分布和应力状况,探针的最高温度低于相应的偏滤器靶板瓦最高温度,探针各个部件的应力低于材料的屈服强度。同时对探针进行了加工工艺和连接工艺的探索研发,初步确定探针体和钨屏蔽结构选用锻造钨材料,而且使用锻造钨试制了探针体和钨屏蔽结构。探针体与钨屏蔽结构之间使用氧化铝陶瓷绝缘,并使用特殊的工艺连接探针体、陶瓷和钨屏蔽结构。     

碳纳米管的可控长度拾取及导电性分析

拾取指定长度的半导体性碳纳米管对大规模制造碳纳米管场效应管具有重要意义.本文提出了一种利用原子力显微镜探针和钨针对碳纳米管进行可控长度拾取的方法并进行了碳纳米管导电性分析.在扫描电子显微镜下搭建微纳操作系统,针对切割操作过程中原子力显微镜探针、钨针和碳纳米管的接触情况进行了力学建模和拾取长度误差分析.建立了单根金属性碳纳米管、单根半导体性碳纳米管及碳纳米管束与钨针接触的电路模型,推导了接入不同性质碳纳米管后电路的电流电压特性方程.使用原子力显微镜探针对碳纳米管的空间位姿进行调整,控制钨针对碳纳米管上目标位置进行通电切割,同时获取切割电路中的电流电压数据.实验结果表明,本文提出的方法能够有效控制所拾取碳纳米管的长度,增加碳纳米管与原子力显微镜探针的水平接触长度能够减小碳纳米管形变导致的拾取长度误差,建立的电流电压特性方程能够用于分析碳纳米管的导电性.