热扫描探针光刻产生的光滑地形景观的定量映射
介观与纳米尺度物理
2024-10-29 v1 材料科学
摘要
扫描探针显微镜（SPM）是一种通过针尖-样品相互作用来映射纳米尺度表面性质的强大技术。热扫描探针光刻（tSPL）是一种先进的SPM变体，它使用加热悬臂上的硅针尖以纳米精度雕刻和测量聚合物薄膜。tSPL产生的表面——光滑的地形景观——允许在纳米尺度上制造数学定义的轮廓，从而为光子学、电子学、化学和生物技术实现复杂的功能。评估景观的物理效应需要将任意数学函数拟合到SPM数据集，然而，标准分析程序中并不具备这种能力。在此，我们提供了一个开源软件包（FunFit），用于将解析函数拟合到SPM数据，并基于此分析开发了一套制造与表征协议。我们通过在聚合物抗蚀剂中用tSPL图案化周期性和准周期性景观，并通过反应离子刻蚀将其高保真地转移到六方氮化硼（hBN）薄片上，展示了该方法的好处。聚合物和hBN中的地形景观分别用tSPL和原子力显微镜（AFM）测量。在FunFit程序中，数据集经过伪影校正、解析函数拟合和比较，为制造过程提供了关键反馈。除了应用于tSPL之外，该协议还可以改进广泛的SPM实验的分析、可重复性和工艺开发。该协议可由无经验的用户在一天内完成，其中制造和表征需要几个小时，软件分析需要几分钟。
引用
@article{arxiv.2410.21176,
title = {Quantitative mapping of smooth topographic landscapes produced by thermal scanning-probe lithography},
author = {Camilla H. Sørensen and Magnus V. Nielsen and Sander J. Linde and Duc Hieu Nguyen and Christoffer E. Iversen and Robert Jensen and Søren Raza and Peter Bøggild and Timothy J. Booth and Nolan Lassaline},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.21176},
year = {2024}
}