热扫描探针光刻技术定量映射平滑拓扑景观的创新分析方法

来自国际团队的研究人员开发了开源软件FunFit，解决了传统扫描探针显微镜(SPM)分析中无法拟合数学函数的难题。该研究通过热扫描探针光刻(tSPL)技术，在聚合物和六方氮化硼(hBN)上制备周期性/准周期性纳米拓扑结构，结合原子力显微镜(AFM)表征，建立了包含数据校正、函数拟合和工艺反馈的完整分析流程，显著提升了纳米加工的可重复性和分析效率。

　　

扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscopy, SPM)作为纳米尺度表面性质测绘的利器，通过探针-样品相互作用实现精准测量。其中热扫描探针光刻(thermal scanning-probe lithography, tSPL)技术更是技高一筹——利用加热硅悬臂梁探针，能在聚合物薄膜上以纳米级精度"雕刻"出光滑的拓扑景观。这些精妙的数学定义轮廓，为光子学、电子学、化学和生物技术开启了全新可能。

然而，标准分析软件却难以拟合这些复杂景观的数学函数。为此，研究者们开发了开源软件FunFit，如同给显微镜装上了"数学建模大脑"。通过该软件，团队成功在聚合物抗蚀剂上制备出周期性和准周期性图案，并借助反应离子刻蚀技术将其高保真转移到六方氮化硼(hBN)薄片上。整个流程中，tSPL和原子力显微镜(Atomic Force Microscopy, AFM)分别承担聚合物和hBN的形貌测量，FunFit则完成数据校正、函数拟合和工艺比对，形成完美的"制备-表征-优化"闭环。

这套方法不仅大幅提升了SPM实验的分析效率和可重复性，其快速分析特性更令人惊喜——经过培训的研究人员仅需数小时完成制备表征，而软件分析仅需几分钟即可给出关键反馈。这种将数学建模深度整合到纳米加工流程的创新思路，为功能性纳米结构的精准制备提供了全新范式。