一种高精度多功能双用原子力显微镜技术及应用

主要研究了一种基于高精度IPC-205B型扫描隧道显微镜(STM)的新型高精度多功能双用原子力显微镜(AFM)技术及其应用.阐述该原子力显微镜的工作原理、组成及应用,详细介绍了该AFM镜体的独特结构和新型微悬臂的制作及其检测方法.该AFM采用简单适用的新型微悬臂.并利用STM检测微悬臂的起伏,通过四维机械驱动和双压电陶瓷扫描,有效提高了扫描精度,扩大了扫描范围.该机型集AFM和STM功能为一体,其中STM可以单独使用.该机型检测精度可达:横向0.1 nm,纵向0.01 nm.并用该样机进行了样品表面形貌和隧道谱的实验研究.     

一种高精度原子力显微镜的设计及应用

简述了重庆大学研制的原子力显微镜(AFM)样机的工作原理和应用，重点介绍了其镜体的独特设计。该样机采用扫描隧道显微镜检测微悬臂的起伏，通过四维机械驱动和双压电陶瓷扫描，有效提高了扫描精度，扩大了扫描范围，简单适用的微悬臂使操作大大简化。给出了用该机检测到的具有代表性的4种样品的表面形貌图。     

高精度STM.IPC-205BJ型原子力显微镜的设计

在成功研制高精度IPC-205B型STM基础上对硬件设计和软件配备进行改进,研制开发了更高精度和应用更广的原子力显微镜.阐述该原子力显微镜的工作原理、组成及应用,详细介绍镜体的独特设计与控制过程、微悬臂的制作与工作过程.该样机采用简单适用的新型微悬臂,利用扫描隧道显微镜检测微悬臂的起伏,通过四维机械驱动和双压电陶瓷扫描,能够有效提高扫描精度、扩大扫描范围.该原子力显微镜的分辨力为:横向0.1 nm,纵向0.01 nm.给出该机型检测的几种样品的扫描图像.     

复合型超精密表面形貌测量仪

研制了基于同一显微镜基体实现原子力探针扫描测量与非接触光学测量两种功能的复合型超精密表面形貌测量仪.分析了基于白光显微干涉原子力探针的测量方法、探针微悬臂变形量与白光干涉条纹移动量的关系以及探针微悬臂测量非线性误差的修正方法,和通过融合垂直扫描系统的位移量和悬臂梁变形量得到了原子力探针的工作方式.研制了三维精密位移系统...     

中国科学院物理研究所/日本岛津制作所原子力显微镜实验室成立

日本岛津制作所从1986年开始与东京大学合作研制扫描隧道显微镜（STM），1991年研制出AIS－gOO型超高真空STM，1993年又研制出具有独创性的WET－gcf型可控气氛STM。为了满足分析各种各样样品的要求，1994年研制出WET－9400型可控气氛原子力显微镜（AFM）。1995年继而研制出大气中通用的，小型的SPM－950O型原子力显微镜（AFM）。岛津制作所为了促进中国有关科研机关、高等院校、生产部门，特别是在凝聚态物理、表面物理、表面化学、材料科学、生物学、生物工程、医学、电子学等领域内开展原子力显微镜的应用，在中国科学院有关…     

基于AFM的微注射量检测装置设计

介绍了一种基于原子力显微镜(AFM)的微注射量检测的新方法,设计聚酯悬臂感应结构,利用原子力显微镜具有纳米级高度分辨率的特点,对聚酯悬臂在注射微滴重力作用产生的挠度进行检测,达到微滴量检测的目的.通过改进检测装置隔震系统的阻尼器结构,抑制影响微滴检测过程的低频扰动因素.最后对30pl内的微注射量进行检测试验.     

原子力显微镜的基本原理及其方法学研究

简述了原子力显微镜探测物体表面形貌的基本原理,具体地介绍了原子力显微镜的四大核心构件的属性与功能激光器、微悬臂、压电扫描器、光电检测器管;详细地阐述了该仪器探测运行的三种模式接触模式、非接触模式、轻敲模式,并重点讲述了轻敲模式的独到之处;强调了原子力显微镜所能进行的参数分析和数据处理功能,同时将原子力显微镜同其它表面探测仪进行了比较,突出了AFM的优越性;并结合仪器的构造和工作原理,对仪器的改进和发展提出了一些建设性意见.     

扫描隧道显微镜在电化学研究中的改进及应用

扫描隧道显微镜 (STM )在电化学领域有广泛应用。但由于STM是通过感应非常微弱的隧穿电流来反映表面状况 ,而隧穿效应是在一定条件下才能发生的量子效应 ,所以在实际应用中受到不少限制。针对STM在电化学研究中的局限性 ,国内外作了许多改进 ,出现了一些新的装置 ,如电化学扫描隧道显微镜、电化学原子力显微镜、扫描电化学显微镜等。本文介绍STM在电化学研究中的改进及其应用 ,并就发展趋势作简短讨论     

原子力显微镜成像技巧的探讨

原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)的一个重要应用是对样品表面的微纳米尺寸特征进行成像,在扫描的过程中,实际成像图是原子力探针和样品共同卷积的结果,所以探针的选择、样品的制备直接决定成像质量。本文总结了探针的弹性系数、曲率半径、悬臂镀层对成像的影响,以及制样、装样时可能存在的问题,因此为获得更准确的成像,需要克服样品可能存在的这些问题,并选择适合的探针对其成像。     

《用扫描隧道显微镜检测金属表面粗糙度》

扫描隧道显微镜(STM)是80年代初研制成功的一种新型表面分析仪器,它利用在一定电压下探针与样品之间的电子隧道效应,可在真空、液体及大气环境中获得样品表面的三维形貌图像,并具有结构简单、分辨率高、样品制备容易等特点.STM的横向分辨率可超过0.1nm,纵向分辨率可达O.01nm,因而适于观察金属和半导体样品表面微     

轻敲式扫描探针显微镜

介绍了扫描探针显微镜的发展与分类，对原子力显微镜的三种工作模式的优劣作了比较；重点叙述了轻敲式原子力显微镜的工作原理；引出了轻敲式原子力显微镜应用的一种新技术－相位成像技术，最后简单介绍了由北京市中科机电设备公司于2001年9月推出的Nspm-6800型扫描探针显微镜。     

多次掩模湿法腐蚀硅微加工过程的蒙特卡罗仿真

探讨利用蒙特卡罗 (Monte Carlo, MC) 法模拟硅微加工各向异性湿法腐蚀的仿真,实现连续多次掩模,多步硅微加工工艺过程的仿真.介绍MC法的使用特点及其在湿法腐蚀硅微加工中的应用,仿真使用腐蚀概率方程确定表面原子适当的MC转移概率,模拟方法支持氧化硅和氮化硅掩模层作用下的各向异性腐蚀加工和多次掩模的传递过程.编制的仿真程序通过模拟一个原子力显微镜探针阵列多掩模连续6步工艺的硅微加工过程验证了MC法的正确性.     

原子力显微镜试验装置

由上海光学仪器研究所研制完成的原子力显微镜试验装置于１９９８年１０月通过市级鉴定。原子力显微镜（ＡＦＭ）系上海市科委下达的科技攻关项目。旨在克服扫描隧道显微镜只能测量导电体的缺点。用于测量表面微小结构。它具有极高的分辨率（可获得０．１ｍｍ的横向分辨率和０．１ｍｍ的纵向分辨率），可进行材料表面纳米量级的微观测量。因此，广泛用于超级计量材料结构、微电子学、固体物理、生物、化学等领域。试验装置的内容包括：（１）原子力测量探头系统。（２）稳定可靠的低噪声、微电子控制技术。经过２年多的努力，现已完成原子力…     

微悬臂梁的平衡和稳定性研究

对原子力显微镜(AFM)在接触和非接触工作模式下的平衡状态和稳定性进行了研究,分析研究了微悬臂梁的长度以及探针与被测样品表面之间的距离对平衡位置的影响,获得了平衡位置与悬臂梁的长度以及与被测表面之间的规律,该结论为微悬臂的设计和改进提供了理论指导。     

原子力显微镜发展近况及其应用

扫描隧道显微镜(简称STM)和原子力显微镜(简称AFM),它们也可统称为扫描探针显微镜(简称SPM)。原子力显微镜(AFM) 是近十几年来表面成像技术中最重要的进展之一。与扫描电子显微镜相比,它具有较高的分辨率。本文将讨论原子力显微镜的工作原理、原子力显微镜的发展概况和应用。     

快速大面积测量用原子力显微镜扫描速度对测量结果的影响

构建了一种可快速大面积测量光栅表面微结构的原子力显微镜(AFM)系统,研究了不同扫描模式下扫描速度对测量结果的影响。分别测量了微悬臂探针在恒高模式与恒力模式下的频谱,获得了这两种模式下微悬臂探针的有效带宽。基于恒高模式与恒力模式,在不同扫描速度下分别测量了光栅微结构表面上的一条直线与一个圆周,进而分析了扫描速度对测量结果的影响。基于该AFM系统,采用恒高模式下不失真扫描速度对光栅微结构表面进行了快速、大面积三维形貌测量实验。实验结果表明:测量光栅微结构表面上直径为4.0mm的圆形区域所用时间仅为40s。当扫描速度不超过微悬臂探针有效带宽所对应的速度时,所构建的AFM系统可无失真地实现微结构表面的快速、大面积测量。     

双成象单元扫描探针显微镜在纳米计量中的应用

研制了用于纳米计量的双成象单元扫描隧道显微镜一原子力显微镜，由扫描隧道显微镜参考单元和原子力显微镜被测单元组合而成。两者共用同一XY扫描器，同时对参考样品石墨和被测样品扫描成象。得到的石墨原子晶格参考图象与被测样品图象横向尺度相同，计数前者的原子晶格个数，即可精确测定被测样品图象的尺寸。利用本方法可对任何样品表面的超微观结构进行严格的纳米计量。     

原子力显微镜在聚合物研究中的应用

原子力显微镜以其分辨率高、样品无需特殊制备、实验可在大气环境中进行等优点而广泛应用于聚合物研究之中,弥补扫描隧道显微镜不能观测非导电样品的缺憾。近年来,其应用已由对聚合物表面几何形貌的观测发展到纳米级结构和表面性能的研究领域。在介绍原子力显微镜工作原理的基础上,简要回顾其在聚合物研究方面的若干新应用,并对其应用前景作展望。     

分子力显微镜

1引言Binnis和Rohrer发明的扫描隧道显微镜（STM）能在实空间观察到固体表面的一个一个原子。这是一种划时代的显微镜，广泛用于各个领域，已充分证实其有用性。STM的原理非常简单，即是在导电性试样和尖锐的金属探针之间加上电压，当探针和试样表面之间的距离接近至Inm左右时，在探针和试样表面之间有隧道电流流过。这一隧道电流和探针至试样表面的距离之间有指数函数关系。若在测量隧道电流的同时使探针在试样表面扫描，则可测得有关试样表面凹凸的信息。若用在三个轴向伸缩的压电元件，使探针扫描，则可以原子级的精度控制探针相对于…     

AFM悬臂定位系统中光干涉误差及减小方法研究

光杠杆法是原子力显微镜（AFM）悬臂定位的主要方法。由于悬臂自身的尺寸和材料特性、检测光路系统等因素制约，悬臂弯曲测量时存在光泄露。被试样表面反射的部分泄露光与悬臂反射光产生干涉，在探针一试样接近曲线中产生光干涉误差。基于轻触模式AFM，分析了光干涉误差的产生原因，并对其引起的AFM测量误差进行了数学分析和仿真、提出了减小光干涉误差的方法。实验结果和理论分析表明，为了进一步提高AFM的测量精度，有必要克服定位系统中的光干涉误差。