扫描静电力显微镜及其电荷捕获/释放技术

介绍扫描静电力显微测量及其用实现电荷捕获释放的技术现状，发展动向，以及关键技术的一些最新成果，前者已被广泛应用于测量半导体表面电荷密度分布，表面电势以及铁电材料铁电体结构的研究中，后者可望用于研制速度和存贮容量都比现在提高成千上万倍的量子器件。最后，本文探讨了基于微晶振的静电力显微测量的关键技术及其解决方案。     

扫描探针显微镜在胶原纤维精细结构研究中的应用

作为一种新型的微区分析仪器，扫描探针显微镜已迅速普及和应用到了各门学科，而在生物领域的应用则相对比较落后。本文简要介绍了扫描探针显微镜这一新型表面测试技术在猪皮胶原精细结构研究中的应用方法，并将所得结果与透射电镜结果进行了比较分析。     

纳米材料的几种扫描探针显微表征方法

扫描探针显微镜（SPM）作为一种广泛应用的表面表征工具,不仅可以表征三维形貌,还能定量地研究表面的粗糙度、孔径大小和分布及颗粒尺寸,在许多学科均可发挥作用.以纳米材料为主要研究对象,综述了国外最新的几种扫描探针显微表征技术,包括扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）和近场扫描光学显微镜（SNOM）等方法,展示了这几种技术在纳米材料的结构和性能方面的应用.     

基于隧道电流检测方式的原子力显微镜纳米检测系统设计

原子力显微镜（AFM）是当前进行材料表面微观形貌观察及分析的强有力工具之一。本文主要介绍一种隧道显微镜（STM）检测方式的原子力显微镜纳米检测系统（AFM.IPC-208B）,该AFM系统设计是在STM.IPC-205B系统设计的基础上,采用隧道电流工作方式,将STM与AFM功能组合兼容。文章详细阐述了AFM.IPC-208B系统的设计原理、镜体、扫描控制以及数据采集。新设计的AFM.IPC-208B系统仍具有0.1nm的分辨率,检测范围为0～2mm×2mm,系统操作简易,工作效率高,与原STM.IPC-205B系统兼容,工作性能稳定可靠。     

数字解调自激励频率调制原子力显微镜

研制了以石英音叉探针作为力传感器的频率调制原子力显微镜（FM-AFM）。利用石英音叉具有压电特性且品质因数高的特点,采用正反馈回路控制石英音叉自激振动于实时共振频率处,通过反馈回路中设置自动增益控制环节控制石英音叉振幅恒定;以简单的标定方法,由流经石英音叉的电流定量计算出石英音叉探针的振动幅度;设计了基于现场可编程逻辑...     

振动与扫描速率综合影响SPM图像的实验研究

探讨了外界激振对扫描探针显微镜(SPM)图像的影响。针对DI扫描探针显微镜MultiMode^TM SPM，以Tektronix任意波形发生器AWG202l驱动PC扬声器作为激振源，以SIOS微型激光干涉测振仪SP—S为测振系统，研究了0～7kHz频带内SPM机体的简谐迫振对扫描图像的影响。实验表明，针尖-样品副所受激振影响不同于SPM机体；0～1kHz频带内的激振影响显著，再高频段则影响甚微；外界激振与SPM扫描的综合作用影响成像的结果；针尖-样品副的粘弹性模型是SPM振动影响研究的指导理论。     

C_(90)分子单层膜在Au(111)表面的STM研究

在超高真空中使用热蒸发方法,在Au(111)表面上制备了C90分子的分子单层膜,并利用超高真空低温扫描隧道显微镜在120 K温度下对其结构进行研究。观察到C90分子在Au(111)表面上先是沿着台阶边缘生长,分子铺满一层后,会在薄膜上形成岛状结构。本文对岛状结构进行了原位高分辨表征,观察到C90分子在正偏压和负偏压下的几种不同形貌,并给出了各种形貌所对应的C90分子构型。     

基于光纤光栅的机器人多维力传感技术研究

研究了一种光纤Bragg光栅(FBG)机器人多维力传 感器,进行了传感器弹性体的静 态、模态和动态有限元ANSYS模拟,获得弹性体在各方向受力与力矩时应力、应变的变化情 况。在模拟的基础上, 设计、制作出传感器机械结构,敷设FBG和搭建测试系统,并在压力与扭矩实验机上进行了 有关测试;为模拟机器 人腕部受冲击现象,进行传感器动态冲击实验。各种实验分析表明:本文传感器具有良好的 线性度和重复性,灵敏度 可达0.000nm/N,且具有结构设计简单、免受 电磁干扰、稳定性好和成本低等优点。     

光纤光栅冰力传感器的开发及应用

根据裸光纤光栅(FBG)对应变的灵敏度远高于对压力的灵敏度这一特点,设计了一种基于等强度梁结构的FBG冰力传感器,并可以通过调节封装构件的尺寸调节其测量压力的灵敏度系数。对传感器的标定结果显示,这种FBG冰力传感器的线性相关度良好,实测的灵敏度系数与理论值一致。该种传感器在冰激桥墩振动模型试验中得到了应用,成功监测了桥墩在不同冰速撞击下受到的冰力。实验表明,这种FBG传感器灵敏度高、可靠性好、对结构自身的影响很小,可直接测量冰的撞击力,适合于模型实验中的冰力监测。     

硅(001)衬底上生长的ZnO薄膜的AFM研究

对采用电子束反应蒸镀方法在低温下在硅（001）衬底上外延生长的ZnO薄膜的表面构像进行了原子力显微镜（AFM）观察，分析研究不同的衬底温度对薄膜表面形貌及结构特性的影响。在250℃衬底温度下获得的ZnO薄膜，膜表面平整，结构致密，表面平均不平整度小于3nm，说明在该衬底温度下获得的ZnO薄膜是高透明度、高质量、高度取向的单晶薄膜。     

Inside Front Cover: Oxidation Conditions for Octadecyl Trichlorosilane Monolayers on Silicon: A Detailed Atomic Force Microscopy Study of the Effects of Pulse Height and Duration on the Oxidation of the Monolayer and the Underlying Si Substrate (Adv. Funct. Mater. 6/2005)

Schubert and co‐workers have performed a detailed atomic force microscopy study to establish and characterize the oxidation conditions of self‐assembled monolayers of octadecyl trichlorosilane on silicon substrates. The cover image illustrates different examples of surfaces that were structured with different patterning conditions, as reported on p. 938. The graph in the background depicts three observed oxidation regimes depending on applied voltage and oxidation time. In current scanning‐probe nanolithography research, substrates consisting of octadecyl trichlorosilane monolayers on silicon are often used. On one hand, the presence of an organic monolayer can be used as a passive resist, influencing the formation of silicon dioxide on the substrate, whereas in other cases the monolayer itself is patterned, creating local chemical functionality. In this study we investigate the time scales involved in either process. By looking at friction and height images of lines oxidized at different bias voltages and different pulse durations, we have determined the parameter space in which the formation of silicon dioxide is dominant as well as the region in which the oxidation of the monolayer itself is dominant.