本文關(guān)鍵詞：基于高階諧振懸臂的輕敲式原子力顯微鏡測量特性

  更多相關(guān)文章： 高階諧振 垂直分辨力 阻尼系數(shù) 掃描速度 原子力顯微鏡

【摘要】：輕敲式原子力顯微鏡的懸臂為無限自由度系統(tǒng),具有多階諧振模態(tài).為了提高動(dòng)態(tài)原子力顯微鏡的測量特性,采用激勵(lì)硅懸臂工作于高階諧振模態(tài)的方法.相較于基礎(chǔ)模態(tài),高階諧振懸臂的振動(dòng)頻率和品質(zhì)因數(shù)有所提高,結(jié)合振型的不同以及光杠桿檢測法的特性,從理論上對高階諧振模態(tài)下動(dòng)態(tài)原子力顯微鏡的測量特性進(jìn)行了分析.構(gòu)建了基于高階諧振的動(dòng)態(tài)原子力顯微鏡系統(tǒng),圍繞其主要測量特性,如表面探測垂直分辨力、時(shí)間掃描速度以及阻尼特性進(jìn)行了研究和測試,理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明,相較于一階諧振模態(tài),二階諧振模態(tài)下的動(dòng)態(tài)原子力顯微鏡系統(tǒng)的測量特性得到了提高:二階諧振懸臂掃描速度約為一階諧振懸臂的3.3倍;二階諧振懸臂的探測垂直分辨力可達(dá)到0.5 nm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于一階懸臂的0.9 nm;并且二階諧振懸臂的品質(zhì)因數(shù)遠(yuǎn)高于一階諧振狀態(tài),降低了大氣阻尼對懸臂系統(tǒng)的影響.
【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;安徽建筑大學(xué)電子與信息工程學(xué)院;
【關(guān)鍵詞】： 高階諧振 垂直分辨力 阻尼系數(shù) 掃描速度 原子力顯微鏡
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51175141) 安徽省高等學(xué)校省級自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(KJ2015JD09)
【分類號】：TH742
【正文快照】： 動(dòng)態(tài)原子力顯微鏡(atomic force microscope,AFM)具有橫向測力小、掃描速度快、抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體微器件、生物材料、納米機(jī)械特性、納米材料分析、納米材料化學(xué)特性等尖端科學(xué)研究領(lǐng)域及新興的技術(shù)領(lǐng)域[1-3].在動(dòng)態(tài)模式AFM中,懸臂的最小可探測力變化與懸臂的(Q

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