纳米计量与传递标准

纳米计量不仅提供测量和表征纳米材料及器件基础,同时在纳米生产工艺控制和质量管理领域也扮演重要角色。纳米技术就某种意殳上讲就是实现原子或分子操作的超精细加工技术。纳米科技的各个领域都涉厦对纳米尺度物质的形态、成分、结构及其物理／化学性能(功能)的测量、表征。纳米测量在纳米科技中起着信息采集和分析的不可替代的重要作用。纳米测量技术包括：纳米级精度的尺寸和位移的测量,纳米级表面形貌的测量以及纳米级物理与化学特性测量。目前迫切需要解决的问题有微电子、超精密加工中线竞、台阶、膜厚等测量问题、纳米材料中的粒子特征测量问题和作为纳米科技主要测量和操作工具的扫描探针显微镜(SPM)、扫描电子显微镜(SEM)等的特性表征和测量准确度评定,文章重点评述了国际上为建立可溯源于国际基本单位制(SI)的纳米计量体系努力。包括：纳米尺度测量(台阶、节距)的国际比对,传递标准在纳米计量体系中的特殊作用,用于校准扫描探针显徽镜(SPM)、扫描电子显微镜(SEM)等的传递标准研制概况。     

纳米阻抗显微镜的研制及商品化

纳米阻抗显微镜(Nanoscale impedance microscopy,NIM)能够测量材料表面的纳米微区阻抗性质,已经成为纳米材料表征的重要工具,得到越来越多的应用;但其应用目前仅局限于实验室范围,而国内尚未有纳米阻抗显微镜研究的文献报道.本文主要介绍纳米阻抗显微镜的基本原理及其仪器的研制.以国内外现有的扫描探针显微镜仪器为基础,研制出了两套不同的纳米阻抗显微镜样机,并率先实现了这种技术的商品化,还利用该技术开展了氧化锌多晶陶瓷材料的应用研究.     

纳米技术与纳米计量

对几中纳米技术进行了综述。纳米计量仪器由三大部分组成：位移系统、计量系统和探测系统,文中论述了这三个部分的现状及发展趋势。最后介绍了计量院的计量型原子力显微镜及兼容型扫描探针显微镜的特点和技术指标,并给出了测量实例。     

纳米艺术：与高科技完美结合的艺术

纳米艺术是指使用纳米科技手段或方法创作的纳米尺度的艺术,其创作手段包括分子／原子自组装、化学／物理气相沉积、扫描探针显微镜、计算机辅助分子模拟等,展现手法则往往依赖于电子显微镜、扫描探针显微镜或分子模拟技术进行成像。目前的纳米艺术主要表现为纳米绘画与纳米雕塑,但未来也不排除视频和音频形式的出现。纳米艺术家除了要具备常规艺术家的素养外,还要掌握用于创作纳米艺术的技术与设备,知晓纳米材料相关的化学、物理学、材料学知识,拥有纳米科技相关的工作经验和知识积累,具备相关专业软件使用与计算图形／图像处理的能力。     

纳米制造和测量技术产业化的研究

从加工尺度的连续性和加工技术的完整性这一新的角度,分析了纳米加工产业化面临的问题,并提出了相应的解决方案一多离子柬聚焦投影技术。多离子柬聚焦投影技术将填补传统微机加工技术和半导体图形技术之间0．5～5μm的加工空白,并会在1～100nm尺度间实现自上至下技术和自下至上技术的有机结合。纳米测量技术产业化的研究中,以提高扫描探针技术的样品质量作为出发点。在聚焦离子束和扫描电镜平台上集成Ar离子束的“三束”显微镜能有效降低样品的损伤,大大推动了纳米测量技术的发展。     

制造纳米电子器件的技术途径

目的 为发展纳米电子年及纳米电子学技术寻找有效途径。方法 对目前制造纳米电子器件的主要途径,例如基于三束的光刻加工技术、分子组装与纳米微粒排列技术、扫描力探针加工技术等进行了概略的介绍。讨论了各种方法所存在的优势与限制。结果 对基于分子组装与纳米光刻的纳料制造技术给予很大的重视。结论 认为综合若干种技术之长可能是我们目前实现特定纳料器件制造的有效途径。     

使用SPM的纳米级加工技术新进展

扫描探针显微镜(SPM)现在不仅用于表面微观形貌的检测，同时也用于纳米超精密加工和原子操纵，该文介绍了用STM和AFM进行纳米级加工的各种最新方法：针尖直接雕刻，针尖光刻加工，局部阳极氧化，原子沉积形成纳米点，原子去除形成沟槽微结构，多针尖加工，原子自组装形成三维结构等．使用SPM的纳米级加工对发展微型机械、纳米电子学和微机电系统具有重要意义．     

扫描探针显微镜在粗糙度、纳米尺寸、表面形貌观测方面的应用

扫描探针显微镜是近十几年来在表面特征、表面形貌观测方面最重大的进展之一，是纳米测量学的基本工具。叙述了扫描探针显微镜的工作原理、检测模式及在观察检测纳米级的粗糙度、微小尺寸、表面形貌方面的特点和方法，比较了原子力显微镜、常规的表面轮廓仪、干涉显微镜、扫描电子显微镜在表面特性、表面形貌观测方面的性能，着重介绍了扫描探针显微镜在粗糙度、纳米尺寸、表面形貌观测方面的应用和存在的问题。     

纳米测量及纳米样板

介绍了纳米测量系统的组成以及纳米样板的研究现状．提出了两种制备纳米结构样板的方法：Si基底上的原子力显微镜(AFM)探针诱导阳极氧化工艺和Au膜上的AFM探针机械划刻工艺．最后对Si基底上制备的纳米结构样板进行了精度分析．     

安捷伦科技有限公司

安捷伦科技致力于为您提供最先进的、适用于多种学科,且可以进行交互平台操作的测量技术和仪器,特别是高精度、模块化的扫描探针显微镜（SPM）和原子力显微镜（AFM）,用于高精度表征纳米力学表征的纳米压痕仪或纳米力学试验机（UTM）,以及最新推出的功能强大、体积小巧的低电压场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）。     

Building Structures Atom by Atom via Electron Beam Manipulation

Building materials from the atom up is the pinnacle of materials fabrication. Until recently the only platform that offered single‐atom manipulation was scanning tunneling microscopy. Here controlled manipulation and assembly of a few atom structures are demonstrated by bringing together single atoms using a scanning transmission electron microscope. An atomically focused electron beam is used to introduce Si substitutional defects and defect clusters in graphene with spatial control of a few nanometers and enable controlled motion of Si atoms. The Si substitutional defects are then further manipulated to form dimers, trimers, and more complex structures. The dynamics of a beam‐induced atomic‐scale chemical process is captured in a time‐series of images at atomic resolution. These studies suggest that control of the e‐beam‐induced local processes offers the next step toward atom‐by‐atom nanofabrication, providing an enabling tool for the study of atomic‐scale chemistry in 2D materials and fabrication of predefined structures and defects with atomic specificity.     

Optical Calibration of a Submicrometer Magnification Standard

The calibration of a new submicrometer magnification standard for electron microscopes is described. The new standard is based on the width of a thin thermal-oxide film sandwiched between a silicon single-crystal substrate and a polysilicon capping layer. The calibration is based on an ellipsometric measurement of the oxide thickness before the polysilicon layer is deposited on the oxide. The uncertainty in the derivation of a thickness for the layer from the ellipsometric parameters is also derived.     

Si3N4／SiC纳米复合陶瓷的微观结构

利用ＪＥＭ２０００ＥＸⅡ高分辨电镜和ＨＦ２０００冷场发射枪透射电镜对Ｓｉ３Ｎ４ＳｉＣ纳米笔合陶瓷材料的微观组织，结构和成分进行了研究。结果表明，ＳｉＣ颗粒弥散分布基体相β－Ｓｉ３Ｎ４晶内和晶界，晶内ＳｉＣ颗粒与基体相的界面结构有三种类型；１）直接结合的的界面；２）完全非晶态的界面；３）混合型的界面，晶间ＳｉＣ颗粒与基体相的界面大部分是直接结合的。     

小型微纳米图形电子束曝光制作系统(英文)

为了满足科学实验过程中对制作半导体器件和微纳米结构的需要,同时避免受到昂贵的工业级电子束曝光(electron beam lithography,EBL)机的条件制约,构建了一种基于普通扫描电子显微镜(scanning electron microsco-py,SEM)的桌面级小型电子束曝光系统.建立了以浮点DSP为控制核心的高速图形发生器硬件系统.利用线性计算方法实现了电子束曝光场的增益、旋转和位移的校正算法.在本曝光系统中应用了新型压电陶瓷电机驱动的精密位移台来实现纳米级定位.利用此位移台所具有的纳米定位能力,采用标记追逐法实现了电子束曝光场尺寸和形状的校准.电子束曝光实验结果表明,场拼接及套刻精度误差小于100 nm.为了测试曝光分辨率,在PMMA抗蚀剂上完成了宽度为30 nm的密集线条曝光实验.利用此系统,在负胶SU8和双层PMMA胶表面进行了曝光实验;并通过电子束拼接和套刻工艺实现了氮化物相变存储器微电极的电子束曝光工艺.     

Evaluation of annular pupil for scanning transmission electron microscope formed by focused ion beam technique

Annular pupils for electron optics were developed using a focused ion beam (FIB) technique to realize an increase in the depth of focus, aberration-free imaging and separation of amplitude and phase images under scanning transmission electron microscopy (STEM). A tantalum plate 30 μm thick was used as the annular pupil material in the present experiment. The annular pupils were designed with various outer diameters from ?120 μm to ?40 μm. The inner diameter was designed at 60 to 80% of the outer diameter. The fabricated annular pupils were inspected by scanning ion beam microscopy and scanning electron microscopy. Annular pupils were successfully obtained at the designed size, although the slits of the pupils were slightly tapered by the ion beam etching process. These annular pupils were loaded on a STEM and confirmed to display no charge-up phenomenon by observation of the projection image on a scintillator using a CCD camera. We confirmed the image taken by annular pupil with narrow width was able to suppress the influence of the normal illumination.     

Calibrating a scanning electron microscope in two coordinates by the use of one certified dimension

A method is proposed for calibrating a scanning electron microscope that corresponds completely to national standards providing unification of measurements in nanotechnology. __________ Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 6, pp. 18–20, June, 2008.     

报废管板大锻件中的夹杂物形貌研究

为了提高管板大锻件的成品率,采用低倍和高倍检验、扫描电镜及微区成分分析等方法,研究了报废管板大锻件中夹杂物的形貌及性质.研究表明:报废管板中含有大量的片状夹杂物,管板的缺陷性质为夹杂性穿晶裂纹,具有氢脆特性.     

强流脉冲电子束粘结层表面改性对热障涂层热震及残余应力的影响

采用等离子喷涂技术在GH4169镍基高温合金表面制备CoCrAlY粘结层,利用电子束蒸发镀膜在CoCrAlY表面蒸镀纳米铝膜并使用强流脉冲电子束熔敷纳米铝膜进行表面改性,使用APS技术在CoCrAlY表面沉积陶瓷层制备改性热障涂层。对粘结层蒸镀铝膜表面改性涂层和普通涂层分别进行热震实验、结合强度测试和残余应力分析。实验发现,在1 050 ℃高温加热后10 ℃水淬的冷热循环条件下,改性涂层的抗热震性能优于普通涂层;热震过程中改性涂层和普通涂层热生长氧化物内产生的残余应力均为压应力,且随热震次数的增加而增大,改性涂层热生长氧化物内残余压应力增长速度小于普通涂层。拉伸结果显示,普通涂层的断裂属于混合断裂,而改性涂层断裂基本发生在陶瓷层和薄膜胶界面,未发现层间断裂。改性涂层结合强度优于普通涂层。实验结果表明,采用电子束蒸发镀膜和强流脉冲电子束技术相结合对粘结层进行熔敷铝膜的表面改性处理,可以显著提高热障涂层冷热循环服役寿命。     

Structural and Chemical Changes to CH3NH3PbI3 Induced by Electron and Gallium Ion Beams

Organic–inorganic hybrid perovskites, such as CH₃NH₃PbI_3, have shown highly promising photovoltaic performance. Electron microscopy (EM) is a powerful tool for studying the crystallography, morphology, interfaces, lattice defects, composition, and charge carrier collection and recombination properties at the nanoscale. Here, the sensitivity of CH₃NH₃PbI₃ to electron beam irradiation is examined. CH₃NH₃PbI₃ undergoes continuous structural and compositional changes with increasing electron dose, with the total dose, rather than dose rate, being the key operative parameter. Importantly, the first structural change is subtle and easily missed and occurs after an electron dose significantly smaller than that typically applied in conventional EM techniques. The electron dose conditions under which these structural changes occur are identified. With appropriate dose‐minimization techniques, electron diffraction patterns can be obtained from pristine material consistent with the tetragonal CH₃NH₃PbI₃ phases determined by X‐ray diffraction. Radiation damage incurred at liquid nitrogen temperatures and using Ga⁺ irradiation in a focused ion beam instrument are also examined. Finally, some simple guidelines for how to minimize electron‐beam‐induced artifacts when using EM to study hybrid perovskite materials are provided.