在這篇文章中，演示了在鈦薄膜上形成奈米尺度陽極氧化物的裝置，以及在接觸或半接觸模式下使用NTMDT公司的求解器PROTM AFM對其進行表徵。眾所周知，在電場的影響下，當不同材料的表面相對於帶負電的電極帶正電時，氧化膜在表面上生長，這種電化學反應被稱為陽極氧化，在圖1中，顯示了寮國的原理方案，在空氣或任何潮溼的大氣中，探針和樣品表面通常被一層吸水薄膜覆蓋。當尖端足夠接近表面時，這些被吸收的層接觸並透過毛細作用形成電解質橋。在尖端施加負電壓時，尖端下方的鈦表面將發生電化學反應。
圖1
表面和尖端之間產生的電場刺激透過陽極氧化物的轉移，陽極氧化島高度的生長速度主要取決於離子的速度和電場強度，在陽極電位不變的情況下，氧化物中的場強將隨著陽極氧化物的生長而下降，因此，電場與生長中的氧化物島的厚度成反比。氧化丘的生長速度在陽極氧化的早期階段較高，因為當它穿透超薄電介質膜時，大電場沒有時間減少。可以看出，電流密度隨著陽極膜的生長呈指數下降，因此，生長速度下降，最後，氧化物島生長停止在由陽極電勢定義的某個值，圖2展示了改性鈦表面的典型原子力顯微鏡影象。
圖2
為了減小尖端和表面之間的水橋直徑，我們建議根據W和Ti的耐火化合物選擇特殊的硬塗層，為了達到所需的特性，開發了用於寮國的矽懸臂樑的TiOx和W2C塗層，使用了陰極電弧沉積技術，這種方法允許沉積表面粗糙度約為0.1nm的超薄連續非晶薄膜，低粗糙度是非常重要的，因為在氧化過程中表面形貌在幾奈米內發生變化，其他低粗糙度薄膜沉積技術，如分子束外延也可以使用。
為了獲得寮國表面的尖端，我們使用了我們的標準，能夠執行定位軟體及其光刻選項。光刻視窗的一般檢視如圖所示3，使用我們的光刻軟體，可以使用網格板，用電腦滑鼠點選選擇不同的幾何圖形，並繪製點、線、正方形、矩形、圓形和弧形，偏置電壓及其脈衝持續時間也可以在很寬的範圍內變化，高達4096x4096點的高階解析度模式允許使用者在大面積上書寫複雜的圖案，也可以載入點陣圖檔案或商用檔案。
圖3
圖4顯示了使用NANOLITHTM軟體的光柵模式寮國的典型示例，在載入點陣圖掩模之後，在掃描期間，在最小和最大掩模色調之間成比例地施加電壓，並且陽極氧化物生長到不同的高度，以給出幾奈米尺度的浮雕。
圖4
傳統的壓電管掃描器具有較大的殘餘非線性和蠕變效應，這些干擾極大地影響了光刻操作的效能，在求解器PROAFM中，我們解決了這一關鍵問題，為了提高掃描效能，擴大儀器功能，增加了使用等效掃描器技術的閉環控制，閉環等效器(CLE)掃描器是工作掃描器的外部雙胞胎，它有電容感測器，可以記錄掃描器在X、Y和Z尺寸上的實際運動。工作和等效掃描器平行連線到輔助控制單元，然後再連線到SPM控制器，以提供運動同步和閉環控制的掃描。實驗表明，在閉環操作下，AFM顯著提高了表面圖案化的效能。
