微纳钨探针是一种广泛应用于扫描探针显微镜、原子力显微镜的金属探针，基于微纳钨探针的W-Pt微纳热电偶是近年来新的应用热点。应用于W-Pt微纳热电偶中的微纳钨探针不同于显微镜，对探针对形貌具有一定对要求。这是由于微纳尺度下的金属异质结具有异于宏观尺度下的性质，异质结形貌的改变会对热电系数产生影响。对于钨探针形貌控制的研究，可以概括为电学参数控制、空间参数控制、时域参数控制以及化学参数控制四个方面。其中电学参数主要包括对电化学电压的控制（诸如静态腐蚀电压、动态腐蚀电压、腐蚀电压切断控制等），空间参数控制包括腐蚀过程中对钨棒浸没深度的控制、钨棒的空间位置的变换（诸如静态或动态等），化学参数的控制包括腐蚀液浓度的控制等。多数研究集中在腐蚀电压的控制以及空间位置的变换上。通过在腐蚀过程中对腐蚀电压改变甚至使用交流腐蚀法，最终制成的钨探针在光滑度上将会有非常大的变化。并且交流腐蚀法还将电化学腐蚀法制备探针从金属钨推广到了其它金属。而空间位置的变换则制作出了一些特殊形貌的探针，使得探针的外观有了非常大的不同。从控制方法的稳定性以及可重复性来看，腐蚀电压的控制以及空间位置的变换较为容易实现，并且可以做到一定精度。然而在时域参数控制上，大多数的研究仅限于对关断延时的优化，或者对关断后的信号进行控制。
本文首先提出了一种双反馈控制法，其控制电路中电压比较器的参考电压不再是固定的，而是通过自适应预测器（Adaptive Predictor）动态输出。电化学腐蚀法制备纳米钨探针时，最终形成的钨探针针尖在 drop-off 的过程中，先进行t0时间的电化学腐蚀与重力拉扯共同作用，再进行t1时间的重力拉扯。整个 drop-off 的时间t=t0+t1.那么如果能够控制t0和t1的比例，就能够达到控制电化学腐蚀在 drop-off 期间的作用时间。进一步，就有可能对最终形成的钨探针针尖形貌产生影响。本研究中对于这一比例的控制，就是通过自适应预测器（Adaptive Predictor）实现的。如图所示为不同控制参数下钨探针的外观形貌变化。这些变化主要是通过腐蚀电压的交直流、电机的运动状态改变制作而成的。
文章已在Review of Scientific Instruments发表：https://doi.org/10.1063/1.5094470
研究进展