張顏暉臺灣大學：物理研究所田煥均Tian, Huan-JiunHuan-JiunTian2007-11-262018-06-282007-11-262018-06-282006http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/54622本論文使用原子力顯微鏡微影術(Atomic Force Microscopy -Lithography，AFM-Lithography)，運用導電探針加電壓方式，直接在高定向熱解石墨（Highly Oriented Pyrolytic Graphite）表面上產生局部場致陽極氧化(Tip-Induced Local Anodic Oxidation)來製作奈米結構。 原子力顯微鏡具有高解析度的特性，利用原子力顯微鏡微影所製作出來的氧化圖案可達奈米級尺度，因此我們藉由外加不同電壓以及改變掃描速率，來探討外加電壓與掃描速率各自對氧化線深度的關係，並且比較不同相對濕度下氧化線深度的差異。 本論文同時對如何取得石墨薄膜，以及製備可供量測樣品的製程，做了詳盡的敘述，此過程需要繁複的製作流程與精確的參數控制，方能製作出結構良好的樣品。其製程包括：光微影，三次的金屬蒸鍍與剝離，兩次電子束微影，製備石墨薄膜，原子力顯微鏡量測與定位，最後利用電子顯微鏡或原子力顯微鏡觀察蒸鍍結果，確認蒸鍍的金屬線是否有接到石墨。目 錄 誌謝 摘要 目錄 圖索引 表索引 第一章 緒論..........................................1 1.1 前言................................................1 1.2 高定向熱解石墨......................................3 1.3 研究動機............................................6 第二章 原子力顯微鏡微影技術.....................11 2.1 原子力顯微鏡介紹...................................11 2.2 基本原理...........................................12 2.3 儀器裝置...........................................14 2.3.1 探針...........................................15 2.3.2 壓電陶瓷掃描器.................................17 2.3.3 懸臂偏移監視系統...............................22 2.3.4 控制系統.......................................24 2.3.5 隔離防震系統...................................24 2.4 掃描方式...........................................25 2.4.1 接觸式.........................................25 2.4.2 非接觸式.......................................27 2.4.3 輕敲式.........................................28 2.5 探針陽極氧化原理...................................29 第三章 實驗程序及方法.............................35 3.1 薄膜的準備.........................................35 3.1.1 撈取石墨薄膜碎片...............................35 3.1.2 驗證石墨薄膜碎片...............................36 3.1.3 熱氧法.........................................39 3.1.4 標準清洗製程...................................41 3.1.5 改良石墨薄膜之取得方法.........................43 3.2 樣品的設計與製作...................................48 3.2.1 樣品表面清潔...................................49 3.2.2 光微影.........................................49 3.2.3 原子力顯微鏡定位石墨薄膜.......................51 3.2.4 電子束微影.....................................53 3.3 接觸式原子力顯微鏡的氧化加工.......................61 第四章 實驗結果與討論.......................64 4.1 施加氧化電壓變化的影響.............................64 4.2 控制掃描速率變化的影響.............................67 4.3 不同大氣濕度的影響.................................73 4.4 修正定位方法.......................................80 4.4.1 縮小光微影圖型尺寸.............................80 4.4.2 精準度更高之定位十字...........................82 4.4.3 光微影之光罩誤差修正...........................83 4.4.4 清潔樣品底部...................................83 4.4.5 系統誤差.......................................83 4.5 改進剝離方法.......................................84 4.5.1 清潔樣品表面...................................85 4.5.2 去光阻劑之浸泡時間及溫度.......................86 4.5.3 蒸鍍金屬.......................................86 4.5.4 增加線寬.......................................87 第五章 總結.........................................902102019 bytesapplication/pdfen-US原子力顯微鏡高定向熱解石墨陽極氧化AFMHOPGanodic oxidationthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/54622/1/ntu-95-R92222060-1.pdf