原子力显微镜在纳米粗糙度测量中的应用

介绍了用于纳米量级表面粗糙度测量的原子力显微系统。着重讨论了实现这种测量的软件实现方法。实验结果表明 ,该系统可以测量任意横向或纵向截面的线粗糙度 ,同时还可以测量任一区域的面粗糙度 ,并且在 X、Y、Z三个方向上的表面粗糙度测量精度均已达到纳米量级 ,完全满足纳米尺度形貌研究要求     

超精研工艺参数对表面粗糙度的回归方程

根据沟道超精研时影响表面粗糙度Ra的主要因素如工件转速n_w、油石压力P、油石振荡频率f,建立数学模型假设,即Ra=Cn_w~αf~βP~γ。采用回归分析方法,以较少的试验次数得出试验结果,Ra=0.0126n_w~(-0.352)f~(0.591)P~(0.967),由此可知,压力的影响最大。     

使用原子力显微镜测量刻线边缘粗糙度的影响因素

为了满足微电子制造技术中不断提高的刻线边缘粗糙度测量与控制精度的要求,对使用原子力显微镜(AFM)测量刻线边缘粗糙度的影响因素进行了研究.基于图像处理技术从单晶硅刻线样本的AFM测量图像中提取出线边缘粗糙度,并确定出其量化表征的参数.然后,根据线边缘粗糙度测量与表征的特点,对各种影响因素,包括探针针尖尺寸与形状的非理想性、AFM扫描图像的噪声、扫描采样问隔、压电晶体驱动精度、悬臂梁振动以及线边缘检测算法中的自由参数等进行了理论和实验分析,并分别提出了抑制及修正的方法.研究表明,在分析各种可能导致测量误差的影响因素的基础上,消除或减小其影响,可以提高刻线边缘粗糙度测量的准确度,为实现纳米尺度刻线形貌测量的精度要求提供理论与方法上的支持.     

基于原子力显微镜的线宽粗糙度测量

给出采用原子力显微镜(Atomic force microscope,AFM)测量线宽粗糙度(Line width roughness,LWR)的分析步骤。分析线宽和LWR及其偏差随刻线横截面位置的高度变化的关系,线宽及其偏差和LWR及其偏差随刻线横截面位置的高度值增加而减小。分别采用四种边缘提取算子提取了碳纳米管针尖AFM测量的刻线顶部线宽边缘,计算了刻线顶部线宽和LWR,顶部线宽和LWR测量结果对边缘提取算子不敏感。结合被测单晶硅台阶的顶表面和底表面加工方法,提出采用各扫描线轮廓高度相等的方法校正AFM压电驱动器的z向非线性。比较了采用普通氮化硅探针针尖、超尖针尖以及碳纳米管针尖AFM测量名义线宽为1 000 nm刻线LWR的结果,显示采用三种针尖的LWR测量结果存在差异,但考虑到AFM分辨率,可认为测量结果基本相同。因此,为更精确描述刻线边缘,必须提高AFM分辨率。     

散射法表面粗糙度测量

介绍了标量和矢量两种散射理论,并用软X射线反射率对超光滑表面进行散射测量,同时应用这两种理论计算了超光滑表面粗度均方根值,从计算结果来看,两种理论所得结果与WYKO测量结果吻合较好。     

表面粗糙度测量的注意事项

在技术测量中粗糙度的测量有４种，粗糙度样板比较、光切法显微镜测量、干显微镜测量、电动轮廓仪测量。下面对这４种测量法分别进行分析。比较法测量在技术测量中，用粗糙度样板对比最简单，利用各种机床加工后的样板通过人的视觉或触觉与工件相比较，可得出加工出来的零件表面粗糙度。对比时，所用的粗糙度样板的材料、形状和加工方法应尽可能与被测表面相同，这样可以提高判断准确性。光切法显微镜测量测量仪器用９J显微镜。在测量过程中，采用工件为车床加工一轴套的一半作为工件，为了测量方便，采用微观不平度１０点高度RZ较大的工…     

电容法测量表面粗糙度

在表面粗糙度的测量上,触针法是主要的检测方法,近年来光学法又有了很大发展,但它们各有特点,不能完全满足检测需要,我们根据平行板电容器的原理,用电容法测量表面粗糙度的四个参数,由实验中证实丁电容法测量粗糙度的可行性。电容法属于三维测量,仪器结构简单,操作方便,可以实现非接触测量。可用于加工中检验和大批量生产的车间。 一、电容法测量的基本原理     

表面粗糙度的测量分析

表面粗糙度的测量方法很多,在具体的测量过程中要根据实际需要来选择不同的方法以满足不同的需求,本文着重介绍表面粗糙度参数选择、测量的方法以及在测量过程中的注意事项.     

工程陶瓷超精加工工艺参数对表面粗糙度的影响

介绍工程陶瓷超精加工降低加工表面粗糙度的原理及超精加工工艺参数对已加工表面粗糙度的影响     

硅基微机械表面粘附及摩擦性能的AFM试验研究

在Si（100）基片上制备了十八烷基三氯硅烷（OTS）分子润滑膜，并用原子力显微镜（AFM）对比研究了施加OTS膜前后的硅表面的粘附、摩擦磨损性能。试验考虑了相对湿度和扫描速度对粘附、摩擦性能的影响。结果表明，相对于硅构件来讲，OTS膜表面粘附力较小，具有较小的摩擦因数，呈现较好的润滑性能；硅构件受湿度变化的影响比OTS膜明显。微构件的摩擦性能由于水合化学作用生成Si（OH）。润滑膜，使得其受相互间运动速度影响很大。OTS膜不仅是一种耐磨性较好的润滑膜，而且有良好的稳定性。     

基于原子力显微镜扫描的金刚石刀具纳米刃口轮廓测量方法研究

基于扫描探针理论,本文介绍了一种超精神加工金刚石刀具刃口锋锐轮廓的测量方法,给出了测量图象并分析了测量结果,首次对金刚石刀具刃口轮廓参数进行了ＡＦＭ扫描原理下的初步评定。这一方法可提高金刚石刀具刃口锋锐度的测量准确度,对进一步分析刃口参数如何影响超精密加工表面质量具有指导意义。     

原子力显微镜力传感器的设计

着重介绍原子力显微镜力传感器的要求和力传感器设计的有关问题，并提供一种用图表设计结构尺寸的方法。     

原子力显微镜传感器的微机械加工技术的研究

分析了现有的AFM力传感器的工艺特点及问题。在此基础上研究用KOH溶液两步法P+自停止腐蚀制作厚度精确可控的单晶硅悬臂梁;以SiO2为掩模,SF6刻蚀硅,用RIE与各向同性湿法化学腐蚀相结合使悬臂梁探针一次成形和用湿法腐蚀锐化探针,针尖半径约50nm.制定了适于批量生产的AFM力传感器加工工艺。     

原子力显微镜在纳米摩擦学研究中的应用

本文在概述纳米摩擦学概念,原子力显微镜原理及发展的基础上,介绍了原子力显微镜在纳米摩擦学研究包括纳米摩擦、纳米磨损及边界润滑研究等方面的应用。     

用原子力显微镜扫描测量金刚石刀具刃口半径

介绍了应用原子力显微镜（ＡＦＭ）扫描测量超精密加工用金刚石刀具刃口半径的方法,给出了测量图象和测量结果。该方法可提高金刚石刀具刃口半径的测量精度,对进一步分析刃口参数对超精密加工表面质量的影响具有一定指导意义。     

原子力显微镜及其在生物医学领域应用

本文在简单介绍原子力显微镜(AFM)的基础上。从原子力显微镜对细胞、细胞器及其不同环境条件下细胞变化过程进行时时观察;对生物大分子及其生理生化过程的观察;对生物结构或生物大分子进行力的测量等几个方面的应用作了介绍     

原子力显微镜在分子自组装研究中的应用

原子力显微镜(AFM)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被广泛应用于分子自组装这种自下而上的微细加工技术的研究中。近年来,随着对自组装行为研究的深入,其应用已由对自组装分子表面几何形貌的观测发展到制备纳米级结构和表征表面其它性能的研究领域。文中在简单介绍AFM及分子自组装优势的基础上,总结了AFM在自组装研究方面的若干新应用,并对其应用前景作出展望。     

基于纳米压痕技术和AFM的单晶铝硬度测试实验研究

利用纳米压痕技术对单晶铝作压痕试验,获得载荷-压深的加载和卸载曲线。根据O liver-Pharr方法求出压头与测试材料之间接触表面的投影面积Ac和硬度值Hop。再利用原子显微镜(atom ic force m icroscopy,AFM)得到压痕的真实三维形貌图。结合M atlab对压痕进行分析,得到压痕的真实残余面积Aresidual,并计算出其硬度Hresidual。通过对两组单晶铝的硬度数据进行比较分析:在微纳米尺度下,两种方法计算得到的压痕硬度都存在压痕尺寸效应,Hresidual的压痕尺寸效应比Hop要更明显。