隨著納米科技的發(fā)展,掃描探針顯微鏡(Scanning Probe Microscopy)技術(shù)因其直接反應(yīng)樣品表面形貌、粘彈性、摩擦力、吸附力和電磁場分布等信息的優(yōu)勢已經(jīng)成為納米測量強(qiáng)有力的手段。探針作為SPM的核心部件,直接影響著樣品成像質(zhì)量及研究成果,批量制備重復(fù)率高、大長-徑比的納米級探針仍是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點,大長-徑探針使SPM測量出深溝槽以及近似鉛垂側(cè)面樣品的真實形貌成為可能,因此課題組展開了對掃描探針顯微鏡探針制備技術(shù)的研究。論文設(shè)計并搭建了基于電化學(xué)腐蝕法制備探針的完整系統(tǒng),系統(tǒng)機(jī)械裝置可保證探針制備過程中的穩(wěn)定性,避免電極的微動和電解液面的波動對探針形成質(zhì)量的影響。運用步進(jìn)精度為50nm的電機(jī)控制探針的提拉和給進(jìn)深度。腐蝕電路比較了基于電平比較法與反饋控制法在探針形成瞬間的斷電時間和曲率半徑,最終確定采用反饋控制技術(shù)在幾百納秒內(nèi)切斷腐蝕電路,保護(hù)探針針尖的原子不被再腐蝕。軟件控制完成腐蝕電流信號的采集,采用VB編寫上位機(jī)控制界面,實現(xiàn)了探針制備的自動化控制,減少了人為誤差對理論分析和實驗結(jié)果的影響。機(jī)械裝置與控制系統(tǒng)的高效結(jié)合保證了探針制備的成功率和穩(wěn)定性。在電化學(xué)腐...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 綜述
    1.1 論文的研究背景及意義
    1.2 掃描探針顯微鏡概述
        1.2.1 掃描隧道顯微鏡概述
        1.2.2 原子力顯微鏡概述
    1.3 SPM探針制備技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 SPM探針關(guān)鍵性分析
        1.3.2 探針制備技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.3 音叉式原子力顯微鏡測頭研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)
第二章 SPM探針制備控制系統(tǒng)設(shè)計與分析
    2.1 探針制備電化學(xué)腐蝕法
    2.2 SPM探針制備系統(tǒng)總體方案設(shè)計
    2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析
        2.3.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.3.2 底座及支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.3.3 電化學(xué)反應(yīng)池固定與定位結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.3.4 鎢絲夾持器設(shè)計
        2.3.5 鎢絲定位結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.4 控制系統(tǒng)設(shè)計與分析
        2.4.1 系統(tǒng)硬件的分析與選型
        2.4.2 控制電路的確定
        2.4.3 軟件控制系統(tǒng)
    2.5 本章小結(jié)
第三章 SPM探針制備實驗
    3.1 探針制備要求及特征參數(shù)
    3.2 靜態(tài)電化學(xué)腐蝕法最佳參數(shù)確定
        3.2.1 斷電時間的影響
        3.2.2 電解液濃度的影響
        3.2.3 電解電壓的影響
        3.2.4 浸沒深度的影響
    3.3 動態(tài)電化學(xué)制備探針
        3.3.1 多直徑探針制備
        3.3.2 可控圓錐形探針制備
    3.4 本章小結(jié)
第四章 自制探針在音叉式AFM上的應(yīng)用
    4.1 音叉式AFM測頭結(jié)構(gòu)
        4.1.1 探針粘接系統(tǒng)
        4.1.2 音叉式AFM測頭組成
    4.2 前置放大電路
    4.3 測頭性能測試
        4.3.1 掃頻測試
        4.3.2 力曲線測試
    4.4 高定向熱解石墨標(biāo)樣測試與分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)和展望
    5.1 論文總結(jié)
    5.2 論文展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號：3802134