原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope),作為一種突破性的觀測(cè)工具,取代了傳統(tǒng)顯微鏡,被人類用來探索微觀世界。AFM的使用環(huán)境多為實(shí)驗(yàn)室大氣環(huán)境,實(shí)驗(yàn)室大氣環(huán)境中的水分子被樣品和針尖表面吸附從而形成水膜,在針尖敲擊到樣品表面時(shí),針尖-樣品之間就會(huì)形成液橋。親疏水特性是樣品的一種表面特性,樣品不同,親疏水特性也就不同。親疏水特性不同,對(duì)水分子的吸附能力就不同,這就導(dǎo)致了液橋形成難易程度的不同。因此,樣品表面的親疏水特性對(duì)AFM的形貌測(cè)量會(huì)產(chǎn)生一定的影響。本論文研究了樣品表面的親疏水特性對(duì)AFM形貌測(cè)量的影響。首先,為了提高AFM形貌測(cè)量的準(zhǔn)確性,必須考慮AFM微懸臂梁的動(dòng)力學(xué)特性。本論文建立單擺模型、質(zhì)量彈簧系統(tǒng)模型和負(fù)彈簧模型模擬輕敲模式時(shí)針尖的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并計(jì)算出這幾種模型的運(yùn)動(dòng)方程,并解釋微懸臂梁運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性和“頻漂”現(xiàn)象。其次,本論文利用不同的方法制作了多種親水和疏水樣品,在不同濕度下完成了對(duì)親水和疏水樣品的形貌測(cè)量。對(duì)形貌測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行有效的分析,從實(shí)驗(yàn)的角度探究親疏水特性對(duì)形貌測(cè)量的影響。發(fā)現(xiàn)親水樣品的形貌測(cè)量對(duì)濕度的敏感性較強(qiáng),親水樣品表面的相對(duì)高度呈現(xiàn)...

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
符號(hào)說明
第一章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 引言
    1.3 AFM的發(fā)展與工作原理
        1.3.1 原子力顯微鏡的發(fā)展史
        1.3.2 AFM輕敲模式的工作原理
        1.3.3 AFM微懸臂梁的基本概念
    1.4 AFM輕敲模式模型簡(jiǎn)化基礎(chǔ)
    1.5 樣品親疏水特性的基本概念
    1.6 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.7 本論文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 輕敲模式下的微梁振動(dòng)分析
    2.1 單擺系統(tǒng)模擬AFM的輕敲模式
        2.1.1 單擺系統(tǒng)模型
        2.1.2 單擺系統(tǒng)模型運(yùn)動(dòng)方程
        2.1.3 單擺系統(tǒng)模擬結(jié)果與驗(yàn)證
    2.2 質(zhì)量彈簧系統(tǒng)模型
        2.2.1 質(zhì)量彈簧系統(tǒng)模型的建立
        2.2.2 無阻尼質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程
        2.2.3 無阻尼質(zhì)量彈簧系統(tǒng)計(jì)算分析
    2.3 質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)模型
        2.3.1 質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程
        2.3.2 質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)的計(jì)算分析
        2.3.3 不同k₂值對(duì)質(zhì)量球運(yùn)動(dòng)的影響
        2.3.4 阻尼對(duì)質(zhì)量彈簧系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的影響
    2.4 負(fù)彈簧模型
        2.4.1 負(fù)彈簧模型建立基礎(chǔ)
        2.4.2 負(fù)彈簧模型建立
        2.4.3 負(fù)彈簧模型的運(yùn)動(dòng)方程
        2.4.4 負(fù)彈簧模型運(yùn)動(dòng)分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 親水特性對(duì)形貌測(cè)量的影響
    3.1 親水處理理論
    3.2 親水處理——氧化溶液處理
        3.2.1 氧化溶液選擇
        3.2.2 氧化溶液處理設(shè)備與處理步驟
        3.2.3 氧化溶液處理結(jié)果
    3.3 親水處理——等離子清洗
        3.3.1 等離子清洗技術(shù)
        3.3.2 等離子清洗原理
        3.3.3 等離子清洗設(shè)備及步驟
        3.3.4 等離子處理結(jié)果
    3.4 親水硅片在不同濕度下的形貌測(cè)量
        3.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        3.4.2 實(shí)驗(yàn)方法
        3.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 疏水特性對(duì)形貌測(cè)量的影響
    4.1 疏水特性概述
    4.2 疏水處理——HF溶液處理
        4.2.1 HF溶液處理原理及步驟
        4.2.2 HF溶液處理結(jié)果分析
    4.3 疏水處理——氟硅烷處理
        4.3.1 氟硅烷處理原理
        4.3.2 氟硅烷處理設(shè)備及步驟
        4.3.3 氟硅烷處理結(jié)果分析
    4.4 親疏水梯度硅片
        4.4.1 親疏水梯度的硅片制作
        4.4.2 親疏水梯度的硅片接觸角測(cè)量
    4.5 疏水硅片在不同濕度下的形貌測(cè)量
        4.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)方法
        4.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 表面遷移
    5.1 液橋形成的一般機(jī)理
    5.2 吸附
    5.3 表面遷移
        5.3.1 表面遷移的兩種方式
        5.3.2 表面遷移的擴(kuò)散速率
        5.3.3 表面遷移與Knudsen擴(kuò)散速率比較
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者與導(dǎo)師簡(jiǎn)介
附件



本文編號(hào)：3782378