在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的前沿領(lǐng)域，對(duì)微觀世界的研究愈發(fā)深入，壓電納米探針臺(tái)作為一種關(guān)鍵的精密儀器，正發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。壓電納米探針臺(tái)是一種基于壓電效應(yīng)的高精度納米操作設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)納米級(jí)的位移控制和測(cè)量。其核心原理是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，通過(guò)施加電壓產(chǎn)生微小的機(jī)械位移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的精確操控。憑借其高分辨率、快速響應(yīng)、多自由度運(yùn)動(dòng)、可真空使用等特點(diǎn)，在多個(gè)重要領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了突破性的應(yīng)用，已成為納米科技研究和應(yīng)用中不可或缺的工具，為探索納米世界的奧秘提供了強(qiáng)有力的支持。

芯明天壓電納米探針臺(tái)

芯明天壓電納米探針臺(tái)主要由壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的壓電納米定位臺(tái)、壓電馬達(dá)和探針組成，其運(yùn)動(dòng)自由度、運(yùn)動(dòng)行程、運(yùn)動(dòng)精度、探針模組數(shù)量等可按需選擇。

下圖中是芯明天為納米探針臺(tái)設(shè)計(jì)的一款壓電納米探針演示系統(tǒng)，該系統(tǒng)中具有4個(gè)探針，每個(gè)探針都可以進(jìn)行XYZ三個(gè)方向30mm移動(dòng)，并且每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸都提供納米級(jí)的運(yùn)動(dòng)精度。在中心晶圓的下方，是芯明天壓電偏擺臺(tái)，可進(jìn)行θx、θy方向的納弧度級(jí)角度調(diào)整，可對(duì)晶圓的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。在晶圓的正上方，是芯明天的壓電物鏡定位器，可實(shí)現(xiàn)鏡頭的調(diào)焦運(yùn)動(dòng)，調(diào)焦范圍可達(dá)200μm以上。通過(guò)以上三者間的配合，可達(dá)到該壓電納米探針臺(tái)的多自由度協(xié)同，并可實(shí)現(xiàn)晶圓的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)焦與調(diào)姿。

下圖是一款芯明天壓電納米探針臺(tái)，由中心壓電納米探針臺(tái)搭配4個(gè)壓電納米探針臺(tái)模組組成，每個(gè)探針擁有7個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，工作溫度范圍-45℃到100℃，使用真空度可達(dá)到10^-4Pa。

壓電納米探針臺(tái)應(yīng)用領(lǐng)域

一、半導(dǎo)體領(lǐng)域

壓電納米探針臺(tái)是實(shí)現(xiàn)高精度檢測(cè)與加工的核心設(shè)備。隨著芯片制程工藝不斷向更小尺寸邁進(jìn)，對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的測(cè)量與操控精度要求極高。壓電納米探針臺(tái)能夠精確控制探針的位置，可在納米尺度上對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行電學(xué)性能測(cè)試、微納加工和檢測(cè)等。

二、材料科學(xué)研究領(lǐng)域

材料科學(xué)研究致力于探索材料的微觀結(jié)構(gòu)、性能、制備和應(yīng)用。在微觀結(jié)構(gòu)探索方面，壓電納米探針臺(tái)在這一領(lǐng)域?yàn)檠芯咳藛T提供了強(qiáng)大的分析手段。通過(guò)顯微鏡與壓電納米探針臺(tái)的結(jié)合，科研人員能夠在納米尺度下對(duì)材料的表面形貌、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、力學(xué)性能等進(jìn)行精確觀察與測(cè)量。

三、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，壓電納米探針臺(tái)為生物分子檢測(cè)、細(xì)胞研究等提供了高精度的操作平臺(tái)。利用探針的高靈敏度，在生物分子檢測(cè)方面，可對(duì)DNA、蛋白質(zhì)等生物分子進(jìn)行檢測(cè)。在細(xì)胞研究方面可通過(guò)探針對(duì)細(xì)胞進(jìn)行力學(xué)和電學(xué)特性的測(cè)量等。

四、量子器件研究領(lǐng)域

壓電納米探針臺(tái)能夠提供高精度的位移控制，能在微納尺度操作和測(cè)量，且適用于低溫環(huán)境中使用，能夠滿(mǎn)足量子點(diǎn)、量子比特、超導(dǎo)量子器件等研究的需要，在量子器件研究中具有廣泛的應(yīng)用前景。

芯明天壓電納米探針臺(tái)憑借其在納米尺度上的高精度定位、操控能力，展現(xiàn)出更為廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，我們會(huì)繼續(xù)深耕技術(shù)領(lǐng)域，將壓電納米探針臺(tái)的性能逐步提升，為微觀世界的探索帶來(lái)更多的突破和創(chuàng)新。

審核編輯 黃宇