轻敲模式原子力显微镜的优化研究

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1、浙江大学硕士学位论文轻敲模式原子力显微镜的优化研究姓名：陈伟申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：卓永模2002.2.1AbstractFromtheinventionofSTMin1986，nano—technologyhasbeenimprovedquicklyinrecenttwenty．years．NowdayscommercialAtomicForceMicroscopyhasbeenusedverywildly．ScanningProbeMicroscopy,acombinationofAFM／STM／SNOMetc．hassubstituted

2、theoldsingleAFM．Inthisdissertation，thedetailofSPMtheorywasdiscussedandsummarizedBasedonthetheory,aTapping·modeAFMwasrebuiltfromtheoldLaserForceMicroscopy．Thefrequencyanalysisandamplitudemeasurementwasfirstlycombinedinthedissertation，andgroundedonthetheory,anewfeedbacksystemwaspropose

3、dfortopographymeasurement：ConstantImpactingForceFeedbackSystem．Theperiodictip-sampleimpactingforceintheTapping-modeAFMgeneratedhi曲frequencyresponseoftheprobemovement．SotheimpactingfoFeecouldbedeterminedbydetectingthishi曲frequencyresponse．1ktip-sampleimpactingforcewaskeptconstantbyvar

4、yingthevibrationamplitudeofthecantilever,andtheamplitudeofthecantilevercouldbetestedusingaPointDiffractionInterferometry．W11iletheimpactingfoFeewascontrolledtoleast，thevibrantamplitudeofcantileverWOulddirectlyreflectthetopographyofthesample．Tllisfeedbacksystemgreatlyimprovedtherespon

5、setimeofthetip—sampleinteraction，SOitwouldimprovethescanningspeedconsiderably．Intheotherway,thecantilever’SamplitudeWasdirectlymeasuredbymetrologicalmethod，SOquantificationallymeasurementofthelongitudinaltopographyWassimplyacquired．A10tofsamplesweremeasuredunderthenewsystem，andtherep

6、eatabilityoftheinstrumentWastestedforsomehardsurface．Themeasurementresultswereverygood丝型丝生堕三塑星塑壁塑垡些翌塞一．一第一章绪论1982年G,Binning和Rochrer发明了扫描隧道显微镜(STM)1，这项发明导致了显微术f内巨人革命，从此人类就可以直接观测原子级的表面微观形貌，可以直接观测物质的微观结构等等。随着应用的日益广泛，技术本身也得到了迅猛的发展，十几年来几乎每年都有令人炫目的成就诞生，本章将就扫描探针显微术的历史、现状进行深入的分析，并由此提出本课题的研究内

7、容。1．1扫描探针显微术的历史211．1光学显微镜到扫描电镜显微镜的鼻祖是光学显微镜，由于受到衍射极限的限制，其分辨率只能达到光波半波长数量级(o3um)，为了观察更小的物体，只有采用更短的波长为光源。1924年，德布罗意提出了微观粒子具有波粒二象性的概念，于是，人们在物质领域找剑了一种波长更短的媒质——电子(x=o．001rim)。此后，科学家们利用电子在磁场中的运动．-光线在介质中的传播相似的原理，发明了电子透镜，并在此基础上，研制了以电子为光源的各类电子显微镜。自从1933年德国Ruska和Knoll等人在柏林制成第一台电子显微镜后，几十年来，有许多用于表

8、面结构分析的现代仪器先后