利用频闪成像方法进行微机电系统的计量

为了实现MEMS器件的计量,一个基于频闪成像原理的MEMS动态测试平台被构建,用于在全频率、相位和电压输入范围内表征器件的全三维运动。系统利用高亮度LED和LD作为脉冲光源,有效冻结MEMS器件的面内和离面运动,能在从静止状态到1MHz很宽的频率范围内对MEMS器件进行表征,达到了纳米级分辨力。通过实验对一个微谐振器进行了三维运动测量,在扫频和扫幅两种工作模式下,配合强大的数据分析软件,给出器件运动的幅频和相频特性曲线,为分析器件的动态性能提供了可靠数据。     

采用变速白光扫描干涉术测量大尺度台阶结构

针对传统白光扫描干涉术在对一些垂直尺度较大器件的测试中,存在测量时间长、信号利用率低等问题,本文提出了应用于白光扫描干涉测量的变速扫描策略,并开发了基于预定义模式的变速扫描和基于自动对焦模式的变速扫描两种具体的实现方式。本文方法能够控制测量系统仅在有干涉条纹存在的空间区域采集图像,而在其它区域加速运行,从而提高了测试效率。测量过程中,通过编写的测量软件控制纳米测量机(NMM),并利用NMM的高精度定位能力实现变速扫描。实验测试了一个100μm台阶结构,相对传统固定步长扫描法,变速扫描在保持高精度的基础上提高了测量效率。     

利用纳米测量机实现大范围的计量型原子力显微镜

利用纳米测量机(NMM)和原子力显微镜(AFM)实现了大范围的计量型AFM,测量范围可以达到25mmⅹ25mmⅹ5mm,分辨力为0.1nm。纳米测量机扩展了普通AFM测头的测量范围,减小了压电扫描器固有特性的影响。运动全范围内的自适应误差补偿通过5个自由度的闭环操作得以实现。系统的高精度是通过3个微型激光干涉仪的零阿贝误差设置,一个表面传感AFM测头以及两个角度传感器实现。系统具有4种工作模式,其中第4种为最佳工作模式。实验结果表明系统具有高精度和大范围的特点。     

时间相移显微干涉术用于微机电系统的尺寸表征

提出了将时间相移显微干涉测量方法用于微结构和器件的几何特性检测上．该方法速度快、无损、非接触、易在晶片级进行,具有亚微米级的水平分辨力,垂直分辨力在纳米量级．测量系统采用Mirau显微干涉物镜,利用高性能压电陶瓷物镜纳米定位器实现垂直方向的相移,并通过健壮的5帧Hariharan算法获取表面的相位信息．通过测量美国国家标准研究院（NIST）认证的标准台阶对系统进行了精度标定,并通过测量微谐振器和压力传感器微薄膜的几何尺寸说明了该方法作为测量和过程表征工具的功能．     

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。     

微型激光干涉仪应用于纳米测量机

本文介绍德国SIOS公司的微型激光干涉仪在德国Ilmenau技术大学纳米测量机 (NMM )研制过程中的应用。简要介绍微型激光干涉仪的工作原理 ,重点论述NMM如何在 2 5mmx 2 5mmx 5mm的空间范围内实现分辨力为 1.2nm的三维测量     

三维自由曲面的激光扫描测量

目前对三维自由曲面的测量大多采用三坐标测量机进行单点测量 ,然后用计算机图形学有关理论进行曲面拟合 ,选不同的测量点得到的拟合曲面也就不同。三维激光扫描系统很好地解决了这一问题 ,实现了三维自由曲面快速、精确、方便地测量。     

集成AFM测头的纳米测量机用于台阶高度的评价

利用纳米测量机(NMM)和原子力显微镜(AFM)实现了高精度的台阶高度评价,该系统的测量范围可以达到25 mm × 25 am×5 mm.文中描述了NMM和AFM的工作原理,说明了NMM的高精度定位性能,系统利用NMM实现x、y方向的扫描,AFM测头只是作为零点传感器,通过将AFM的悬臂梁反馈控制信号引人到NMM的数字信号控制器中,NMM实现在:方向的辅助测量,这种测量模式减小了AFM的PZT扫描器固有特性对测量的影响.根据ISO 5436-1:2000的评价方法对经过标定的台阶高度进行评价,14次测量的标准偏差为0.52 nm.     

旋涂自组装胶体纳米球制备SERS基底的研究（英文）

研究了以旋涂自组装胶体微球来制作纳米结构模板,并在模板的表面采用离子溅射镀膜的方式沉积Au层,制备了Au FON型表面增强拉曼散射(SERS)基底.理论计算出了不同材料的小球在不同直径下所需要配制的分散液浓度.通过扫描电镜观测其表面形貌,结果表明接近理论计算的浓度所制备的基底具有均匀一致的六角密排布,球体间形成10 nm左右的间隙,证明了理论计算的可靠性,且通过离子溅射镀膜后模板表面形成更丰富的表面结构.拉曼表征结果证明具有均匀间隙的六角密排布结构的SERS基底具有更好的SERS性能.采用时域有限差分法(FDTD)对200 nm和400 nm的球形结构进行仿真,在间距均为10 nm的情况下,200 nm的球型结构具有更高的热点密度、更好的增强效果,与实验中拉曼表征的结果一致.     

大气状态下STM电场加工机理分析

扫描探针显微镜（SPM）家族的拓展始于扫描隧道显微镜（STM）,它的发明使人类能够真正获得物质表面在原子尺度上的局域电子结构,并可揭示与之对应的原子结构,基于SPM的纳米加工技术同样是从STM开始的,本文主要介绍大气状态下STM在Au和Ti表面的电场加工结果,并对其作用机理进行较深入分析,确定表面结构的生成为准接触和电场诱导氧化的综合作用。