技术特征：
1.一种基于afm的十纳米多能场加工装置，其特征在于，包括原子力显微镜加工与成像模块：用于样品的成像与机械力加工作业；高强度激光发生与控制模块：用于对探针和样品表面施加激光束；电物理场产生与控制模块：用于对扫描探针和样品表面施加电场或电流。2.根据权利要求1所述的一种基于afm的十纳米多能场加工装置，其特征在于，原子力显微镜加工与成像模块包括样品台、样品台旁的x、y、z轴压电陶陶瓷控制器、设置在x、y、z轴压电陶陶瓷控制器上的悬臂、固定在悬臂上的探针和光电检测模块以及显微镜，显微镜包括微机信号处理系统、显示模块、功率计和红外线热像仪。3.根据权利要求1所述的一种基于afm的十纳米多能场加工装置，其特征在于，所述的高强度激光发生与控制模块能用于产生高强度激光束并以一定的波长、光斑大小和入射角度照射到探针针尖与样品表面，包括激光发生装置：采用一个激光器，用于发射设定激光束；激光光路调光装置：包括依次设置在激光器发射端的半波片、偏振镜、中密度盘，以及上下设置的两个反光镜，两个反光镜通过xyz三维调控台能够在xyz方向移动；温度检测装置：采用红外线热像仪，设置在样品台上方，用于检测加工温度。4.根据权利要求1所述的一种基于afm的十纳米多能场加工装置，其特征在于，所述的电物理场产生与控制模块包括电源、电路和功率检测仪。5.根据权利要求1所述的一种基于afm的十纳米多能场加工装置，其特征在于，所述的电物理场产生与控制模块能用于对扫描探针针尖和样品表面施加电场或电流中的任一种，所述电场加载方式为：加工样品为导电材料或非导电材料时，将扫描探针置于平行板电容器之间，对电容器施加交流电压或直流电压，使针尖及样品周围存在一定的电场；所述电流加载方式为：加工样品为导电材料时，扫描探针和加工样品分别连接外置电源的不同电极，使探针与样品之间存在一定的偏置电压，针尖与样品接触部位会因电阻的增大而产生焦耳热，电物理场产生与控制模块包括电源、电路和功率检测装置。6.根据权利要求1所述的一种基于afm的十纳米多能场加工装置，其特征在于，探针材料包括但不限于硅、碳纳米管或其他高硬度、高导电性能材料；或根据探针所需的导电性和硬度要求，在探针表面生长所需厚度的包括但不限于tin膜层的导电性好、硬度高的涂层。7.一种权利要求1-6任一项所述的基于afm的十纳米多能场加工装置的加工方法，其特征在于，加工过程包括如下步骤：步骤s1.将待加工材料通过导电胶固定在工件夹持装置上，再将工件夹持装置固定在原子力显微镜的压电陶瓷扫描台上，完成待加工材料的定位装夹；借助原子力显微镜的纳米级的探针运动控制功能及高分辨率成像功能对样品进行扫描并选定样品加工的初始位置；步骤s2.通过激光器调节激光波长，通过激光光路调光装置调节激光的光斑大小和入射角度，使其照射在探针针尖和样品表面；步骤s3.调节电源的电压或电流大小，使其在探针针尖及样品周围产生电场或在探针与样品接触部位产生焦耳热；步骤s4.调整激光参数和电源参数，精确调控激光与不同电物理场加载模式下产生的耦合场的强度，然后借助原子力显微镜纳米级的三维移动平台，控制扫描探针通过光、电、
热、力多种能场作用在样品表面进行去除或改性中的任一种。8.根据权利要求5所述的一种基于afm的十纳米多能场加工方法，其特征在于，所述步骤s3中，通过电物理场产生与控制模块对扫描探针和样品表面施加电场或电流，通过改变电压大小调节探针针尖与样品周围电场强度或通过改变电流大小调节探针与样品接触部位产生的焦耳热的大小，以控制激光与电物理场耦合产生的局域场强度，该局域场强度可以使样品去除或改性。9.根据权利要求5所述的一种基于afm的十纳米多能场加工方法，其特征在于，所述步骤s4中，根据步骤s3所述耦合场对针尖和样品表面的作用效果，借助原子力显微镜纳米级的三维移动平台，通过力控制组件控制扫描探针，在光、电、热、力耦合场作用下，对样品表面进行去除或改性。10.根据权利要求5所述的一种基于afm的十纳米多能场加工方法，其特征在于，加工过程中通过扫描探针显微镜自带的微机信号处理系统、显示模块、功率计和红外线热像仪，实时监测样品加工状态，作为反馈信号调整光场和电物理场强度及力作用强度，以实现原位耦合场对待加工材料的精确去除或改性及在线监测。
技术总结
本发明公开了一种基于AFM的十纳米多能场加工装置及加工方法。该加工装置包括原子力显微镜加工与成像模块、高强度激光发生与控制模块及电物理场产生与控制模块。本发明通过激光与电物理场耦合产生局域场增强效应，作用于特殊强化处理后的探针针尖与样品表面，然后借助原子力显微镜纳米级的探针运动控制功能，控制扫描探针通过光、电、热、力等多种能场作用在样品表面进行去除或改性。通过上述开发的光、电、热和力耦合的混合匹配光刻策略，可有效得到去除或改性效果、减缓探针针尖磨损速度并大幅提高加工精度和加工效率。高加工精度和加工效率。高加工精度和加工效率。
技术研发人员：胡耀武 胡益忠 张啸寒 夏敏
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2022.02.25
技术公布日：2022/6/16