石墨烯納米摩擦特性的可逆調(diào)控與應(yīng)用
探究AFM探針對特征納米點結(jié)構(gòu)加工的影響,利用不同的表征與測試手段對納米信息點的寫入、讀取、擦除進(jìn)行調(diào)控。通過采用不同類型的探針和同種探針的表面改性處理，
并分析其對納米信息點寫入的影響與作用機理;
氮化硅被認(rèn)為是防止雜質(zhì)(包括鈉)漂移或擴散的最可靠屏障,在室溫下較穩(wěn)定。
等離子體具備優(yōu)異的清潔和拋光效果,氧等離子體的均方根粗糙度從0.2提高到0.15 nm,氬等離子體的均方根粗糙度從0.22提高到0.12 nm。
在較短處理時間下，等離子清洗機對氮化硅針尖的作用主要是清潔和拋光作用，減少氮化硅針尖的污染和油性物質(zhì),使得測得的石墨烯表面摩擦力降低。
處理時間超過10分鐘，摩擦力的升高可以被解釋為氮化硅向氧化硅的逐步轉(zhuǎn)換,以及表面-OH濃度增加；
此外，等離子清洗機也有一些濺射作用，在較長的等離子處理時間,由于濺射造成的針尖表面粗糙化變得很明顯。
PLUTO-T型等離子清洗機-實驗室科研型
等離子清洗機對針尖處理
對針尖進(jìn)行等離子體處理，等離子體處理的功率設(shè)置為80W，使用處理后的針尖進(jìn)行粘附力實驗。
結(jié)果如上圖所示，隨著針尖等離子處理時間的增長，針尖表面親水性增強，針尖與石墨烯表面的粘附力顯著增大，且增長趨勢接近線性關(guān)系。
針尖等離子體處理調(diào)控石墨烯摩擦性能的機理分析
對等離子體處理后的針尖進(jìn)行敲擊石墨烯實驗，結(jié)果如圖4-8所示，發(fā)現(xiàn)隨著針尖等離子處理時間的增長，敲擊區(qū)域的摩擦力也在增長，結(jié)合前圖針尖與石墨烯表面的粘附力的
增大，使得針尖與石墨烯界面的接觸質(zhì)量更好，針尖能更輕易“拉起” 石墨烯,使其發(fā)生摩擦增強現(xiàn)象,摩擦力差值也有增加的趨勢。
我們認(rèn)為在室溫氧等離子體中處理氮化硅針尖的作用:
(1)表面污染物被清潔,針尖變干凈;
(2)Si3N 4外表面轉(zhuǎn)化為SiO 2 ;
(3)表面吸附-OH基團(tuán);
(4)離子濺射濺射針尖變鈍。
摩擦力變化的原因:
(1)針尖表面的清潔度變化;
(2)針尖吸附的氧原子具有更大的電負(fù)性,增加了針尖和石墨烯的界面作用勢,導(dǎo)致針尖在石墨烯表面的滑動勢壘變化;
(3)表面親水性增強,水分子膜引起的界面毛細(xì)作用隨之增強,界面粘附作用變大,表面摩擦力增大。
(4)針尖尺寸與接觸面積的變化。
