Claims (36)
1. Кантилевер для сканирующих приборов, содержащий кремниевый держатель, левер и монолитный с левером перпендикулярный к нему зонд, отличающийся тем, что держатель выполнен из кремниевой пластинки, покрытой слоем диоксида кремния, и этот слой покрыт слоем кремния, ориентированным по кристаллографической плоскости (111);1. Cantilever for scanning devices, containing a silicon holder, a lever and a probe monolithic with a lever and perpendicular to it, characterized in that the holder is made of a silicon wafer coated with a layer of silicon dioxide, and this layer is covered with a silicon layer oriented along the crystallographic plane (111) ;
левер выполнен из кремниевого слоя ориентированного по (111);the lever is made of a silicon layer oriented according to (111);
зонд выполнен из вискера, выращенного эпитаксиально к леверу.the probe is made of whisker grown epitaxially to the lever.
2. Кантилевер по п.1, отличающийся тем, что зонд имеет ступенчатую форму, содержит нижнюю часть, служащую основанием, и верхнюю часть.2. The cantilever according to claim 1, characterized in that the probe has a stepped shape, contains a lower part serving as a base, and an upper part.
3. Кантилевер по п.2, отличающийся тем, что верхняя часть смещена к краю левера относительно центра основания, обе части имеют круговые и/или многоугольные сечения.3. The cantilever according to claim 2, characterized in that the upper part is offset to the edge of the lever relative to the center of the base, both parts have circular and / or polygonal sections.
4. Кантилевер по п.2, отличающийся тем, что верхняя часть и основание зонда коаксиальны, верхняя часть эпитаксиальна по отношению к основанию, обе части имеют круговые и/или многоугольные сечения.4. The cantilever according to claim 2, characterized in that the upper part and the base of the probe are coaxial, the upper part is epitaxial with respect to the base, both parts have circular and / or polygonal sections.
5. Кантилевер по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что диаметр основания зонда превосходит диаметр верхней части по крайней мере в 10 раз, верхняя часть зонда имеет диаметр менее 100 нанометров, радиус кривизны вершины зонда менее 10 нанометров, и высота зонда более 1 микрометра.5. Cantilever according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the diameter of the base of the probe exceeds the diameter of the upper part by at least 10 times, the upper part of the probe has a diameter of less than 100 nanometers, the radius of curvature of the tip of the probe is less than 10 nanometers, and the height of the probe more than 1 micrometer.
6. Кантилевер по любому из пп.2-5, отличающийся тем, что верхняя часть зонда имеет расширение, диаметр которого по меньшей мере на 20% превышает диаметр остального участка верхней части зонда.6. Cantilever according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the upper part of the probe has an extension, the diameter of which is at least 20% greater than the diameter of the remaining portion of the upper part of the probe.
7. Кантилевер по п.6, отличающийся тем, что боковая поверхность расширения огранена.7. The cantilever according to claim 6, characterized in that the lateral surface of the expansion is faceted.
8. Кантилевер по любому из пп.6 и 7, отличающийся тем, что после расширения зонд имеет сужение, причем вершина зонда заострена.8. The cantilever according to any one of claims 6 and 7, characterized in that after expansion the probe has a narrowing, the tip of the probe being pointed.
9. Кантилевер по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что левер имеет П-образную и/или V-образную форму.9. Cantilever according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the lever has a U-shaped and / or V-shaped.
10. Кантилевер по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что левер имеет продольную к нему полость.10. The cantilever according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the lever has a cavity longitudinal to it.
11. Кантилевер по п.10, отличающийся тем, что левер содержит пьезорезистивный слой.11. The cantilever of claim 10, characterized in that the lever contains a piezoresistive layer.
12. Кантилевер по п.11, отличающийся тем, что электрический контакт к пьезорезистивному слою выполнен посредством пленки кремния, легированной до уровня р++.12. The cantilever according to claim 11, characterized in that the electrical contact to the piezoresistive layer is made by means of a silicon film doped to a p ++ level.
13. Кантилевер по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что обратная сторона левера имеет шероховатость менее 5 нанометров.13. Cantilever according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the reverse side of the lever has a roughness of less than 5 nanometers.
14. Кантилевер по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что обратная сторона левера покрыта светоотражающим материалом.14. The cantilever according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the reverse side of the lever is covered with reflective material.
15. Кантилевер по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что он имеет по крайней мере два левера.15. Cantilever according to any one of claims 1 to 14, characterized in that it has at least two levers.
16. Кантилевер по п.15, отличающийся тем, что по крайней мере один левер находится с противоположной стороны держателя от другого.16. The cantilever according to claim 15, characterized in that at least one lever is located on the opposite side of the holder from the other.
17. Кантилевер по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что зонд включает в себя как минимум один переход типа n-n*, р-р+ или р-n.17. The cantilever according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the probe includes at least one transition of the type nn *, pp + or pn.
18. Кантилевер по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что он покрыт стабилизирующим материалом.18. Cantilever according to any one of claims 1 to 17, characterized in that it is coated with a stabilizing material.
19. Кантилевер по п.18, отличающийся тем, что в качестве стабилизирующего материала используется силицид металла.19. The cantilever according to claim 18, characterized in that a metal silicide is used as the stabilizing material.
20. Кантилевер по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что вершина зонда покрыта материалом с повышенной твердостью и/или пониженной работой выхода электронов.20. Cantilever according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the tip of the probe is coated with a material with increased hardness and / or reduced electron work function.
21. Кантилевер по п.20, отличающийся тем, что материалом с повышенной твердостью служит алмаз или карбид кремния.21. The cantilever according to claim 20, characterized in that the material with increased hardness is diamond or silicon carbide.
22. Кантилевер по п.20, отличающийся тем, что материалом с пониженной работой выхода электронов служат алмаз или алмазоподобное вещество.22. The cantilever according to claim 20, characterized in that the material with a reduced electron work function is a diamond or diamond-like substance.
23. Способ изготовления кантилевера для сканирующих зондовых приборов, включающий формирование держателя и левера из пластины кремния и создание на левере зонда, отличающийся тем, что сплавлением двух пластин кремния создают композиционную пластину с разделительным окисным слоем;23. A method of manufacturing a cantilever for scanning probe devices, comprising forming a holder and a lever from a silicon plate and creating a probe on the lever, characterized in that by fusing the two silicon plates to create a composite plate with a separating oxide layer;
из композиционной пластины формируют держатель и левер;a holder and a lever are formed from the composite plate;
выращивают кремниевый зонд в виде вискера, эпитаксиального леверу;a silicon probe is grown in the form of a whisker, an epitaxial lever;
полученный кантилевер отделяют от композиционной пластины.the resulting cantilever is separated from the composite plate.
24. Способ по п.23, отличающийся тем, что при создании композиционной пластины используют по крайней мере одну пластину, ориентированную по кристаллографической плоскости (111).24. The method according to p. 23, characterized in that when creating a composite plate using at least one plate oriented along the crystallographic plane (111).
25. Способ по п.24, отличающийся тем, что после создания композиционной пластины основную часть первой кремниевой пластины, имеющей кристаллографическую ориентацию (111), удаляют механическим и/или химическим путем с сохранением тонкого слоя (111);25. The method according to p. 24, characterized in that after creating the composite wafer, the main part of the first silicon wafer having a crystallographic orientation (111) is removed mechanically and / or chemically while maintaining a thin layer (111);
на поверхностях кремния формируют окисную пленку;an oxide film is formed on the surfaces of silicon;
часть второй пластины кремния удаляют травлением, причем из сохранившегося слоя первой кремниевой пластины с ориентацией (111) образуется мембрана;a part of the second silicon wafer is removed by etching, and a membrane is formed from a preserved layer of the first silicon wafer with orientation (111);
на поверхностях кремния формируют окисную пленку;an oxide film is formed on the surfaces of silicon;
из указанной мембраны формируют левер;a lever is formed from said membrane;
выращивают зонд в виде вискера, эпитаксиального леверу;a probe is grown in the form of a whisker, an epitaxial lever;
отделяют полученный кантилевер от пластины.the resulting cantilever is separated from the plate.
26. Способ по п.24, отличающийся тем, что после создания композиционной пластины26. The method according to paragraph 24, wherein after creating a composite plate
основную часть первой кремниевой пластины, имеющей кристаллографическую ориентацию (111), удаляют механическим и/или химическим путем с сохранением тонкого слоя (111);the main part of the first silicon wafer having a crystallographic orientation (111) is removed mechanically and / or chemically, while maintaining a thin layer (111);
из кремниевой пластины ориентации (111) формируют левер;from the silicon plate orientation (111) form a lever;
на поверхностях кремния формируют окисную пленку;an oxide film is formed on the surfaces of silicon;
часть второй пластины кремния удаляют травлением, причем из сохранившегося слоя кремниевой пластины ориентации (111) образуется мембрана;part of the second silicon wafer is removed by etching, and a membrane is formed from the remaining layer of the silicon wafer of orientation (111);
выращивают зонд в виде вискера, эпитаксиального леверу;a probe is grown in the form of a whisker, an epitaxial lever;
отделяют полученный кантилевер от пластины.the resulting cantilever is separated from the plate.
27. Способ по любому из пп.23-26, отличающийся тем, что перед отделением полученного кантилевера от пластины вискерный зонд заостряют.27. The method according to any one of paragraphs.23-26, characterized in that before separating the obtained cantilever from the plate, the whisker probe is pointed.
28. Способ по любому из пп.23-27, отличающийся тем, что формируют левер П-образной и/или V-образной формы.28. The method according to any one of paragraphs.23-27, characterized in that form a lever U-shaped and / or V-shaped.
29. Способ по любому из пп.23-28, отличающийся тем, что формируют левер с продольной к нему полостью.29. The method according to any one of paragraphs.23-28, characterized in that they form a lever with a cavity longitudinal to it.
30. Способ по п.29, отличающийся тем, что при формировании левера пьезорезистивный слой и/или р++-контакты на поверхности кантилевера создают посредством ионной имплантации.30. The method according to clause 29, wherein the piezoresistive layer and / or p ++ contacts on the surface of the cantilever are created by ion implantation when forming a lever.
31. Способ изготовления вискерного зонда ступенчатой формы для сканирующих приборов, содержащего нижнюю часть, служащую основанием, и верхнюю часть, путем выращивания вискера по механизму пар-жидкость-кристалл на монокристаллической подложке кремния кристаллографической ориентации (111) с использованием металла-растворителя, отличающийся тем, что создают расширение на верхней части зонда изменениями температуры выращивания и/или концентраций кремний-содержащих соединений и/или транспортирующего агента в паро-газовой смеси и/или давления паро-газовой смеси и/или путем добавления металла-растворителя на вершину нитевидного кристалла или его удаления.31. A method of manufacturing a step-shaped whisker probe for scanning devices containing a lower part, which serves as a base, and an upper part, by growing a whisker by the vapor-liquid-crystal mechanism on a single crystalline silicon substrate of crystallographic orientation (111) using a metal solvent, characterized in that creates an expansion on the upper part of the probe by changes in the temperature of growth and / or concentrations of silicon-containing compounds and / or a transporting agent in the vapor-gas mixture and / or pressure Ia steam-gas mixture and / or by adding a metal-solvent on top of the whisker or remove it.
32. Способ по п.31, отличающийся тем, что после расширения верхней части зонда создают его сужение.32. The method according to p, characterized in that after the expansion of the upper part of the probe create its narrowing.
33. Способ по любому из пп.31 и 32, отличающийся тем, что закристаллизовавшуюся глобулу сплава кремния с металлом-растворителем, которая формируется на вершине вискера, удаляют посредством химического травления, причем происходит заострение вискера.33. The method according to any of paragraphs.31 and 32, characterized in that the crystallized globule of an alloy of silicon with a metal-solvent, which is formed on top of the whisker, is removed by chemical etching, and sharpening of the whisker occurs.
34. Способ по любому из пп.31-33, отличающийся тем, что образовавшееся острие обрабатывают анизотропным по отношению к кремнию химическим травителем до образования граней на его боковой поверхности.34. The method according to any one of paragraphs.31-33, characterized in that the formed tip is treated with a chemical etchant anisotropic with respect to silicon until faces are formed on its side surface.
35. Способ изготовления вискерного зонда ступенчатой формы для сканирующих приборов, содержащего нижнюю часть, служащую основанием, и верхнюю часть, путем выращивания вискера по механизму пар-жидкость-кристалл на монокристаллической подложке кремния кристаллографической ориентации (111) с использованием металла-растворителя, отличающийся тем, что в качестве металла-растворителя используют жидкий сплав, содержащий по крайней мере два металла.35. A method of manufacturing a step-shaped whisker probe for scanning devices containing a lower part, which serves as a base, and an upper part, by growing a whisker by the vapor-liquid-crystal mechanism on a single crystalline silicon substrate of crystallographic orientation (111) using a metal solvent, characterized in that as a solvent metal, a liquid alloy containing at least two metals is used.
36. Способ по п.35, отличающийся тем, что металлы, составляющие жидкий сплав, различаются по упругости пара не менее, чем на один порядок величины.36. The method according to clause 35, wherein the metals that make up the liquid alloy differ in vapor elasticity by at least one order of magnitude.