等离子清洗机在AFM实验中应用

原子力显微镜微纳粘着接触时间依赖性研究

原子力显微镜（AFM）是微纳粘着力实验的最主要工具之一

两固体表面间的粘着对微机电系统的发展意义重大。在微纳尺度下，机械系统主要受表面效应的影响而非惯性效应。粘着是微机电系统在制造和使用中失效的一个主要原因。随着微机电系统进一步微型化，研究如何避免粘着失效也成为提升系统可靠性的迫切要求

接触时间常起到主导作用。粘着力的接触时间依赖性对深入理解其机理具有重要的意义。人们已经利用 AFM 对粘着力的时间依赖性进行了一些研究。

微机电系统中的粘着失效

图为梳状驱动装置的粘着失效

微机电系统中的粘着失效

图为微悬臂粘附到基底上导致的失效。

将测量AFM无针尖硅悬臂与不同亲水性样品之间的粘着力，调查接触时间依赖性。

通常使用原子力显微镜对探针和样品之间的粘着力测量。在探针与样品表面接触之后，压电陶瓷扫描器两端电压达到最大值，控制器给出信号使样品台下移。由于探针和样品表面之间存在相互作用，探针回退之后，仍然会保持与样品表面接触直到突然跳离样品表面。通过此刻获得的电压可以换算成粘着力值

力-位移曲线和针尖-扫描器的相对位置

等离子清洗机 PLUTO-T

实验前，微悬臂首先在去离子水中清洗。而后在等离子体清洗机中使用氧等离子体清洗三分钟，等离子体处理之后，样品表面会变得超亲水并拥有非常高的表面能。

利用AFM无针尖硅悬臂，测量不同材料和不同亲水性样品表面的粘着力，调查了粘着力的接触时间依赖性。结果表明，粘着力的接触时间依赖性与样品表面材料相关。