技术领域
[0001] 本实用新型涉及纳米探针设备，具体涉及一种高精度可视化纳米探针。
背景技术
[0002] 随着
半导体、微
电子、
石墨烯二维材料等各种微纳米器件材料的应用研究发展，AFM扫描探针
显微镜以其
纳米级分辨率，已经成为微纳米表面形貌表征领域不可缺少的一种表征设备。AFM扫描探针显微镜主要用于器件材料表面微纳米形貌表征、三维量测、以及微区电学、磁学、热学性
质量测量，从而实现材料器件表面性质研究分析，进一步的科研和工业应用做参考，例如
薄膜材料、
太阳能电池、半导体失效分析等。
[0003] 普通的
硅针尖，
曲率半径10nm，长径比<1:1，没有
定位槽，硅材质也无法实现可视化：
[0004] 1)
曲率半径较粗，长径比过于小，无法实现高精度，高深宽比结构扫描需求[0005] 2)没有定位槽，由于悬臂本身误差，无法精确定位悬臂
位置，调整激光斑，费时费
力，无法适应工业产业效率需求
[0006] 3)悬臂顶端为硅材质，无法实现可视化，半导体微电子器件局部扫描区域定位在几个微米，针尖位于悬臂底部，无法判断针尖相对样品的准确位置，无法实现样品扫描区域的准确定位。
发明内容
[0007] 针对
现有技术存在的问题，本实用新型提供一种高精度可视化纳米探针，以解决上述至少一种技术问题。
[0008] 本实用新型的技术方案是：一种高精度可视化纳米探针，包括针尖
基座、悬臂、悬臂基座和
准直芯片，所述悬臂的一端开设有
二氧化硅薄膜窗口，所述针尖基座连接所述
二氧化硅薄膜窗口，所述针尖基座尖端设置有针尖，所述悬臂的另一端连接所述悬臂基座；
[0009] 所述悬臂基座上设有定位槽，所述准直芯片上设有卡槽，所述悬臂基座和所述准直芯片通过定位槽与所述卡槽的卡接连接。
[0010] 通过定位槽和卡槽固定及标定悬臂位置。匹配AFM扫描探针显微镜纳米探针装置基座，安装后，精确固定悬臂针尖位置，无需调整激光斑悬臂位置，可以自动定位校准悬臂位置。同时，上置显微镜通过悬臂顶端的二氧化硅薄膜窗口，可以观测到下方样品，实现可视化观测定位。
[0011] 所述针尖是由透明二氧化硅制成，所述针尖包括顶部的尖端，所述尖端的曲率半径为2nm，所述尖端高度在15um，所述尖端的长度大于500nm，所述尖端的长径比大于5。可以实现可视化，实现XY向1nm分辨，Z向0.03nm分辨，以及高深宽比器件凹槽量测。从而进一步提高样品扫描精度，提供高深宽比结构扫描的解决方案，实现高精度，可视化。
[0012] 所述针尖基座是由二氧化硅制成。
[0013] 所述二氧化硅薄膜窗口为透明材质，所述二氧化硅薄膜窗口的尺寸为20umx20um，所述二氧化硅薄膜窗口的厚度在300nm。透光率高，显微镜透过二氧化硅薄膜窗口可以直接观测到下方的样品定位区域，实现精确定位，同时上置
光源，可以实时检测形貌及微区光
电流。
[0014] 所述悬臂是由硅制成，所述悬臂的厚度为4um，所述悬臂的反射面上
镀有
铝制的第一金属层，所述第一金属层的厚度为30nm。可以提高激光
信号反射强度2.5倍。
[0015] 所述悬臂基座是由硅制成，所述悬臂基座的尺寸为3.4mmx1.6mmx0.3mm，且所述悬臂基座上设有三个定位槽。
[0016] 作为一种优选方案，所述定位槽设置在所述悬臂基座的内侧。
[0017] 所述准直芯片是由硅制成，且所述准直芯片的表面镀有铬制成的第二金属层，所述第二金属层的厚度为10nm。能够保护准直芯片，可以反复使用。
[0018] 所述准直芯片的尺寸为3.4mm x2.9mm，所述准直芯片的两侧和准直芯片的顶端分别设有三个卡槽。
[0019] 所述悬臂基座和准直芯片通过定位槽和三个卡槽对准连接，且所述悬臂基座外侧定位线与所述准直芯片平齐。从而实现精密定位，误差小于1um。
[0020] 所述二氧化硅薄膜窗口、所述悬臂、所述悬臂基座和所述准直
芯片组合四者位于同一
水平线上。
[0021] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
[0022] 1.目前普通针尖的曲率半径为10nm，针尖尖端长度100nm，长径比小于1，无法实现高精度，也无法适应目前器件的高深宽比结构测试，本技术可以解决高分辨扫描，及高深宽比器件结构量测；
[0023] 2.针尖和针尖基座也为二氧化硅材质，为透明材质，透光率高，结合顶部显微镜，可以通过二氧化硅薄膜窗口观察针尖与样品的相对位置。目前器件结构微型化，部分结构区域小于5um，普通的纳米探针为硅材质，且针尖位于悬臂下面，无法从上面看到针尖相对样品的位置，无法实现准确定位，导致样品扫描非正确区域，本技术的设计可以实现可视化，精准定位样品位置。同时顶部的透光性好，可以加顶部光源，提供
太阳能电池微区光电流测试，同时得到纳米级表面形貌和纳米级分辨光电流分布；
[0024] 3.悬臂基座带定位槽，准直芯片设置卡槽，从而准确标定定位每根纳米探针的对外悬臂的长度。每个批次每根探针的悬臂相对位置都是有差异的，从而影响激光斑的
能量大小，激光斑的位置调整繁琐，而且耗时，尤其在工业在线检测领域，检测效率降低。本设计，可以准确定位至1um，从而固定激光斑与悬臂的相对位置，无需调节，提供高效检测的解决方案，准直芯片表面镀Cr，不易被氧化，可以反复使用。
附图说明
[0025] 图1为本实用新型的整体结构主视图；
[0026] 图2为本实用新型准直芯片的主视图；
[0027] 图3为本实用新型悬臂基座的主视图；
[0028] 图4为本实用新型薄膜窗口主视图；
[0029] 图5为本实用新型薄膜窗口俯视图；
[0030] 图6为本实用新型悬臂的侧视图；
[0031] 图7为本实用新型针尖的结构示意图。
[0032] 图中：1是针尖基座，2是二氧化硅薄膜窗口，3是悬臂，4是悬臂基座，5是准直芯片，6是针尖，7是定位槽，8是卡槽。
具体实施方式
[0033] 下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
[0034] 如图1-图7所示，一种高精度可视化纳米探针，包括针尖基座1、悬臂3、悬臂基座4和准直芯片5，悬臂的一端开设有二氧化硅薄膜窗口2，针尖基座连接二氧化硅薄膜窗口，针尖基座尖端设置有针尖6，悬臂的另一端连接悬臂基座；悬臂基座上设有定位槽7，准直芯片上设有卡槽8，悬臂基座和准直芯片通过定位槽与卡槽的卡接连接。通过定位槽和卡槽固定及标定悬臂位置。匹配AFM扫描探针显微镜纳米探针装置基座，安装后，精确固定悬臂针尖位置，无需调整激光斑悬臂位置，可以自动定位校准悬臂位置。同时，上置显微镜通过悬臂顶端的二氧化硅薄膜窗口，可以观测到下方样品，实现可视化观测定位。
[0035] 针尖是由透明二氧化硅制成，针尖包括顶部的尖端，尖端的曲率半径为2nm，尖端高度在15um，尖端的长度大于500nm，尖端的长径比大于5。可以实现可视化，实现XY向1nm分辨，Z向0.03nm分辨，以及高深宽比器件凹槽量测。从而进一步提高样品扫描精度，提供高深宽比结构扫描的解决方案，实现高精度，可视化。针尖基座是由二氧化硅制成。二氧化硅薄膜窗口为透明材质，二氧化硅薄膜窗口的尺寸为20umx20um，二氧化硅薄膜窗口的厚度在300nm。透光率高，显微镜透过二氧化硅薄膜窗口可以直接观测到下方的样品定位区域，实现精确定位，同时上置光源，可以实时检测形貌及微区光电流。
[0036] 悬臂是由硅制成，悬臂的厚度为4um，悬臂的反射面上镀有铝制的第一金属层，第一金属层的厚度为30nm。可以提高激
光信号反射强度2.5倍。悬臂基座是由硅制成，悬臂基座的尺寸为3.4mmx1.6mmx0.3mm，且悬臂基座上设有三个定位槽。作为一种优选方案，定位槽设置在悬臂基座的内侧。准直芯片是由硅制成，且准直芯片的表面镀有铬制成的第二金属层，第二金属层的厚度为10nm。能够保护准直芯片，可以反复使用。准直芯片的尺寸为3.4mmx2.9mm，准直芯片的两侧和准直芯片的顶端分别设有三个卡槽。悬臂基座和准直芯片通过定位槽和三个卡槽对准连接，且悬臂基座外侧定位线与准直芯片平齐。从而实现精密定位，误差小于1um。二氧化硅薄膜窗口、悬臂、悬臂基座和准直芯片组合四者位于同一水平线上。
[0037] 工作原理：探针尖端为针尖基座1和针尖6，针尖基座1连接悬臂3，悬臂上设置二氧化硅薄膜窗口2，悬臂3另一端连接悬臂基座4，悬臂基座4对准于准直芯片5，悬臂基座4上设置定位槽7，准直芯片5上设置亚微米级精密卡槽8。高精度可视化纳米探针安装于AFM扫描探针显微镜
针座后，通过基座4和准直芯片5精密对准槽，精确固定悬臂3位置到小于1um，从而无需调整激光斑悬臂3位置，可以自动定位校准样品位置。同时，上置显微镜通过悬臂顶端的二氧化硅薄膜窗口2，可以观测到下方样品，实现可视化观测，并且正确定位样品带扫描区域，同时特殊实验，可上置光源，进行微区光电流检测；纳米探针扫描时，样品和针尖之间的作用力，使悬臂发生形变，
激光器的光通过悬臂反射到四象限接收器，从而记录悬臂形变变化，分析得到样品形貌、电学等各种信息。针尖顶端为2nm，且长径比>5:1，从而进一步提高样品扫描精度，提供高深宽比结构扫描的解决方案，实现高精度，可视化。
[0038] 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
