扫描探针显微镜的几种动态测量新技术及其应用研究

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1、Y12,t730tR分娄号甯蛆：蝙哥．01930t006舻幽隳毋博士学位论文扫描探针显微镜的几种动态测量新技术及其应用研究学位申请人r毫笛张进修教授光学工程中山大学博士学位论文3，开展了纳米阻抗等微区电特性测量技术及其应用研究，并致力于仪器的商品化。在一次扫描过程中同时测量了多晶氧化锌陶瓷材料的表面形貌、直流电阻及交流阻抗的二维分布；得到了其多个晶粒的不同位置的电流．电压曲线和阻抗谱，证实了它们之间存在的显著的电特性差异。本实验为微区电特性测量技术的应用提供了～个方法上的范例，同时说明了纳米阻抗技术在多晶材料的

2、结构、性能及其相互关系等方面所具有的明确的应用前景。4，发明了一种在STM中利用探针自身热振动来测量探针一样品之间的相互作用力的新方法，并开展了相关的应用研究。该方法通过对STM中的隧道电流信号的频谱分析得到探针的本征频率，并通过理论分析得到了该本征频率与探针一样品相互作用力的定量关系。其力梯度测量精度优于0．1N／m，力分辨率约为0．1pN。首次利用该方法在大气环境下测量了高定向裂解石墨(HOPG)、金、铂等样品与铂一铱合金探针之问的相互作用力，得到了相应的力一距离曲线。将实验结果与传统AFM的力一距离进行了

3、比较，并对所测得的相互作用力进行了初步的理论分析。对HOPG样品，得到了与作用力有关的多个特征参数，如原子尺度的弹性模量、探针一样品间相互作用的结合能及其力衰减长度。STM的热振动力测量方法为隧穿过程中力的测量提供了新的技术手段。该方法具有原创性，在原子尺度的短程力研究以及表面原子、分子或结构的识别等方面具有非常明确而广泛的应用前景。关键词：扫描探针显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜、动态、损耗、力测量L_}J山大学博+学位论文Title：Astudyofseveralnoveltechniquesandit

4、sapplicationsfordynamiCmeasurementSinscanningprobemicroscopyMajor：OpticalEngineeringName：DingXidongSupervisor：ProfessorZhangJinxiUABSTRACTScanningprobemicroscopies(SPM)，suchasscanningtunnelingmicroscopy(STM)andatomicforcemicroscopy(AFM)，arecentraltoolSForato

5、mic／moleculecharacterizatfonandmanipulationinnanotechn0109y．SPMhasbeenwidelyapp]iedtomanyresearchfieldsaswellasLhejndustrialareas，whi1etheiRStrumentaltechniquesforvariouskindsofSPMhavealSObeengreatlydeveloped．Inthesetechniques，thedynaniCmeasurements，whichuti

6、lizetheexcitationoroscillation0rtheprobesorsamples，representanjmportantsubgcoup．Thetechniquesanditsapplicationsofthedynamicmeasurements，whichwereatl，achedgreatimportanceto，arenowadaysthefocusoftheSPMstudyareas．InthiSPh．D．thesiS，theprogressofthetechniquesford

7、ynamiCmeasuremenLSinSPMiSreviewedafterabriefintroductiontoSPM．Thedesignandrealizationofatechnicalplat,formforSPMstudiesiSpresentedarterwards．ThenseveralnoveltechniquesanditsapplicationsaredescriptedindetailSasthemainOUtputsfromtheauthorherein，includingthemea

8、surementsofthedissipationoftunnelingjunctionsanddielectroniCS，theimpedanceirlnanoscaleandtheforceinteractionsbetweentheSTMtipandthesample．ThemaincontenLSandproducLiorsofthiSthesiSarethefollowing