Park SmartLithoTM 一种利用AFM光刻技术制作纳米图案的新方法

自原子力显微镜（AFM）[1]发明以来，它被广泛应用到了样品表面无损成像中，其电学、磁学和力学等性能表征也吸引了科研界的巨大兴趣。然而，除此之外，AFM还为局部表面修改和图案制作提供了巨大的潜力，它可以使用过度的悬臂施加力来引发机械划伤，利用铁电转换或通过施加偏压到AFM针尖来氧化表面。局部氧化，也称为“偏压模式AFM纳米光刻”，已广泛用于纳米级导电或半导体表面图案的定制[2，3]。偏压模式AFM纳米光刻为定制图案提供了许多优势：它绕过了光学光刻方法中存在的衍射限制，不需要光学掩模，并且其程序简单明了。通过在导电AFM针尖和基底之间施加偏压，针尖-样品接触区域形成氧化层（图1）。通过控制实验参数，包括施加的AFM针尖偏压、尖端材料/几何形状、扫描速度和湿度，可以利用氧化控制纳米图案。

在本应用说明中，我们使用Park Systems公司开发的新型纳米光刻软件Park Smartlito的偏压模式AFM纳米光刻技术[5]，在裸硅片上通过氧化生长实现纳米图案化[4]。此外，我们通过在硅片上图案化PZT（钛酸铅锆）薄膜的局部畴，展示了Park Smartlito在铁电样品上进行光刻的能力[6]。使用Park Smartlito，通过氧化和铁电畴切换，制作了具有详细和精细特征的复杂结构。最后，我们提出了成功实现纳米图案化的最佳工艺参数。该软件非常适合基于纳米光刻技术的新型器件表面结构开发，也非常适合研究先进纳米电子学不断减小的特征尺寸和线间距。