發(fā)布時間：2019-04-19 19:13

【摘要】：利用原子力顯微鏡(AFM)硅懸臂器件具有多階諧振模態(tài)的特性,提出了基于硅懸臂高階諧振特性構(gòu)建動態(tài)AFM來實(shí)現(xiàn)快速掃描的方法,并研制了可工作于一階模態(tài)和高階模態(tài)的AFM。介紹了高階諧振AFM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,從理論上證明了利用硅懸臂梁高階諧振特性實(shí)現(xiàn)快速掃描的可行性。以自制的AFM為研究對象,分析了影響動態(tài)AFM掃描速度的主要因素,對系統(tǒng)各模塊的響應(yīng)時間進(jìn)行了分析、測試,并通過實(shí)驗(yàn)證明了AFM在二階諧振模態(tài)下的穩(wěn)定時間明顯小于一階諧振模態(tài)下的穩(wěn)定時間。最后,分別用一階、二階諧振模態(tài)對光柵試樣在同一區(qū)域的表面形貌進(jìn)行了掃描測試,測試數(shù)據(jù)表明:在相同條件下,AFM的掃描速度在二階諧振模態(tài)下約是一階模態(tài)下的3.3倍。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了利用高階諧振探針提高AFM掃描速度的可行性和有效性。
[Abstract]:Based on the characteristics of multi-order resonant modes of atomic force microscope (AFM) silicon cantilever devices, a method of constructing dynamic AFM based on high-order resonant characteristics of silicon cantilever is proposed to realize fast scanning. And the AFM. which can work in the first and higher order modes is developed. The basic structure and working principle of high-order resonant AFM system are introduced in this paper. The feasibility of using high-order resonant characteristics of silicon cantilever beam to realize fast scanning is proved theoretically. Taking the self-made AFM as the research object, the main factors affecting the scanning speed of dynamic AFM are analyzed, and the response time of each module of the system is analyzed and tested. It is proved by experiments that the stability time of AFM in the second-order resonant mode is obviously shorter than that in the first-order resonant mode. Finally, the first-order and second-order resonant modes are used to scan the surface morphology of the grating specimen in the same region. The experimental data show that under the same conditions, the surface morphology of the grating sample is measured in the same region. The scanning speed of AFM is about 3.3 times that of the first mode in the second order resonant mode. The theoretical analysis and experimental results prove the feasibility and effectiveness of using high-order resonant probe to improve the scanning speed of AFM.
【作者單位】： 合肥工業(yè)大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.50975075)
【分類號】：TH742.9

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2461199