扫描隧道显微镜钨针尖的制备与表征

作者：王学慧; 程协; 曾红

来源：微纳电子技术, 2020, 57(04): 333-338.

DOI：10.13250/j.cnki.wndz.2020.04.013

• 扫描隧道显微镜(STM)
• 电化学刻蚀
• 扫描电子显微镜(SEM)
• 场发射显微镜(FEM)
• 钨(W)
• 针尖

采用直流电化学刻蚀方法制备扫描隧道显微镜钨针尖,研究了电化学刻蚀过程中NaOH溶液浓度、钨丝浸入长度和刻蚀电压对针尖形貌的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)测量针尖曲率半径和针尖纵横比值,以表征针尖的尺寸和形状;通过能谱仪(EDS)分析针尖表面成分,以表征表面清洁度;通过场发射显微镜(FEM)得到Fowler-Nordheim (F-N)曲线来检测针尖发射性能。实验结果表明,当溶液浓度为2 mol/L、钨丝浸入长度为4 mm、刻蚀电压为3 V时,可以得到曲率半径约为100 nm、纵横比值为13的针尖,且表面无钨的氧化层。FEM结果显示当对针尖施加500 V的负偏压时,针尖可以稳定发射50 nA量级的电流,且针尖性能具有良好的一致性。

• 单位
  中国电子科技集团公司第三十八研究所