基于硅悬臂高阶谐振的动态原子力显微镜的快速扫描

黄强先; 尤焕杰; 袁丹; 赵阳; 胡小娟

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基于硅悬臂高阶谐振的动态原子力显微镜的快速扫描

微纳技术与精密机械 | 更新时间：2020-08-13

- 基于硅悬臂高阶谐振的动态原子力显微镜的快速扫描
- High speed scanning for dynamic atomic force microscope based on higher-order resonance of silicon cantilever
- 光学精密工程 2014年22卷第3期页码：656-663
- 作者机构：
  
  合肥工业大学仪器科学与光电工程学院,安徽合肥,230009
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(No.50975075)()
- DOI：
  中图分类号： TH742.9
- 纸质出版日期：2014-03-25
- 稿件说明：
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黄强先,尤焕杰,袁丹等. 基于硅悬臂高阶谐振的动态原子力显微镜的快速扫描[J]. 光学精密工程, 2014,22(3): 656-663

HUANG Qiang-xian, YOU Huan-jie, YUAN Dan etc. High speed scanning for dynamic atomic force microscope based on higher-order resonance of silicon cantilever[J]. Editorial Office of Optics and Precision Engineering, 2014,22(3): 656-663
黄强先,尤焕杰,袁丹等. 基于硅悬臂高阶谐振的动态原子力显微镜的快速扫描[J]. 光学精密工程, 2014,22(3): 656-663 DOI：

HUANG Qiang-xian, YOU Huan-jie, YUAN Dan etc. High speed scanning for dynamic atomic force microscope based on higher-order resonance of silicon cantilever[J]. Editorial Office of Optics and Precision Engineering, 2014,22(3): 656-663 DOI：

摘要

利用原子力显微镜(AFM)硅悬臂器件具有多阶谐振模态的特性

提出了基于硅悬臂高阶谐振特性构建动态AFM来实现快速扫描的方法

并研制了可工作于一阶模态和高阶模态的AFM。介绍了高阶谐振AFM系统的基本结构和工作原理

从理论上证明了利用硅悬臂梁高阶谐振特性实现快速扫描的可行性。以自制的AFM为研究对象

分析了影响动态AFM扫描速度的主要因素

对系统各模块的响应时间进行了分析、测试

并通过实验证明了AFM在二阶谐振模态下的稳定时间明显小于一阶谐振模态下的稳定时间。最后

分别用一阶、二阶谐振模态对光栅试样在同一区域的表面形貌进行了扫描测试

测试数据表明: 在相同条件下

AFM的扫描速度在二阶谐振模态下约是一阶模态下的3.3倍。理论分析和实验结果证明了利用高阶谐振探针提高AFM扫描速度的可行性和有效性。

Abstract

关键词

Keywords

references

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<img src='黄强先.TIF'/> 黄强先(1968-), 男, 山东即墨人, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事微纳米三维测量技术、纳米扫描探针技术研究及应用、仪器精度理论研究及应用等领域的研究。E-mail:huangqx@hfut.edu.cn

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