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轻敲模式原子力显微镜动力学特性分析及等效电路实现
原子力显微镜是一种用于测量物体表面纳米级尺度形态特征的测量仪器,轻敲模式原子力显微镜作为目前应用最为广泛的原子力显微镜,在高分子材料、陶瓷、生物细胞及其他微纳米材料表面形态测量和研究中发挥着巨大的作用。然而,随着人们对微...
宋佩颉
关键词:多时间尺度机电类比
轻敲模式的散射式扫描近场光学显微镜系统及方法
用于实现峰值力散射扫描近场光学显微镜(PF‑SNOM)的系统、装置和方法。传统的散射式显微镜(s‑SNOM)技术使用轻敲模式操作和锁定检测,无法提供具有明确针尖‑样品距离的直接层析成像信息。PF‑SNOM使用峰值力散射式...
王浩民徐晓纪
AFM轻敲模式对Si基SiO_(2)薄膜粗糙度的研究
2022年
SiO_(2)薄膜作为集成电路绝缘层、光学薄膜器件以及微机电系统薄膜的重要组成部分,在器件制造中起着重要的作用。为了分析Si基SiO_(2)薄膜的粗糙度,利用原子力显微镜对Si基SiO_(2)薄膜表面进行测试,将得到的表面形貌首先进行平均滤波和图像均衡化处理,再从表面形貌、粒径累积占比、二维傅里叶分析、栅格分析和层次分析等角度分析其粗糙度。结果表明:Si基SiO_(2)薄膜二维与三维表面形貌分布相对平缓,少量突出尖端出现,突出峰的高度为3.20 nm;粗糙度与粒径累积正相关,粒径累积分布变化越集中,越均匀,表面粗糙度越小,其表面平均粒径是3.85 nm;二维傅里叶变换表示薄膜表面梯度变化,暗处较多说明表面梯度较低,粗糙度较小;其表面栅格分布规则,表面粗糙度较小;Si基SiO_(2)薄膜的平均高度为1.36 nm,高度累积占比50%,高度相对较低的表面粗糙度较小。最后得出Si基SiO_(2)薄膜的表面平均粗糙度为0.167 nm。从以上几个角度能够实现对材料表面的粗糙度的测量。为日后研究材料表面的粗糙度具有一定的参考依据。
贾娟姜爱峰丁慧李继军杨诗婷郎风超
关键词:AFM轻敲模式粗糙度
原子力显微镜轻敲模式下能量耗散的机理研究
显微术由十六世纪的光学显微镜开始,逐步发展到二十世纪的电镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜(AFM)等,见证了科技水平的提升以及人类对微观世界探索的渴望。AFM使用悬臂梁探针来探索微观世界,在AFM轻敲模式下,除了高度图之...
孙岩
关键词:原子力显微镜轻敲模式动力学模型能量耗散
改变激励频率对轻敲模式下原子力显微镜相位的影响
原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)是一种研究材料表面性质的强大工具,其核心部件是一根用于扫描的微悬臂梁,即力的传感器。微悬臂梁一端固定,一端自由,自由端的端部存在可以探测样品表面的针尖...
魏瑞华
关键词:原子力显微镜轻敲模式激励频率微悬臂梁
AFM峰值力轻敲模式下石墨烯与迈科烯结构稳定性的比较被引量:1
2021年
本工作通过原位原子力显微镜Peak force tapping模式对石墨烯和迈科烯(MXene)的结构稳定性进行了比较。当原位观察二维材料还原氧化石墨烯(rGO)时,rGO形貌基本不随时间发生改变;而当原位观察二维材料迈科烯V_(2)C时,V_(2)C表面发生纳米刻蚀现象,其形貌表面积随扫描时间逐渐减小。利用数据处理软件分析面积变化,计算出纳米刻蚀的速率,发现增大峰值力,平均纳米刻蚀速率随之增大,且在大气环境中的刻蚀速率大于在手套箱(Ar气氛围,H_(2)O和O_(2)含量小于1×10^(-6))中的速率,说明大气中的水分对材料的稳定性有影响,会加快纳米刻蚀的速率。本研究表明原子力显微镜Peak force tapping模式可以用来快速表征二维材料的稳定性。
陈立杭张绫芷沈彩刘兆平
关键词:原子力显微镜纳米刻蚀
轻敲模式原子力显微镜相位、频移特性研究被引量:3
2020年
原子力显微镜在轻敲模式下工作时,相位像相比于高度像能提供更多的样品信息,因此如何提供高分辨率的相位像成为理论和实验研究的重要内容。原子力显微镜其核心部件为微悬臂梁系统,在轻敲模式下将其简化为质量-弹簧-阻尼振动模型。采用经典振动力学理论分析该模型,可得到一种提高相位像分辨率的方法。结果表明,在探针-样品系统中,对于不同的品质因子,通过合理选择激振频率可使相位像分辨率达到最大。研究结果对操作者在实验中取得更高分辨率的相位图具有一定的参考意义。
刘运鸿郑骁挺魏征
关键词:原子力显微镜轻敲模式相位激振频率
轻敲模式下原子力显微镜动力学特性研究
微纳机电系统((Micro/Nano-electromechanical System,MEMS/NEMS)的核心部件——微纳谐振器有着高灵敏度、高品质因数、高谐振频率等多种优越的性能。原子力显微镜(Atomic For...
郑骁挺
关键词:原子力显微镜动力学特性轻敲模式能量耗散等效阻尼
AFM轻敲模式下扫描参数对成像质量影响的研究被引量:1
2020年
针对原子力显微镜(AFM)扫描参数对成像质量的影响规律,对现有的扫描参数影响成像质量的研究进行了分析。提出了以幅值误差作为评价AFM成像质量的指标,通过实验研究了扫描参数对AFM成像质量的耦合影响。发现了扫描频率f s、积分增益I和幅值设定点S这3个扫描参数间相互影响的现象,在S低较低情况下可设置更大的f s和I,在获取高质量成像的同时,提升了测量效率,对扫描参数的合理设置提供了可靠的操作准则。
陈建超安小广冯世绪王加春
关键词:计量学原子力显微镜成像质量轻敲模式
非共振轻敲模式原子力显微镜的研究被引量:4
2020年
原子力显微镜(AFM)是在微纳尺度观测以及操纵样品的重要工具。与传统的接触模式轻敲模式AFM相比,非共振轻敲模式AFM因为其控制力精度高并可同步获取多种机械特性等优势得到了广泛的应用。采用基于背景相减和同步算法相结合的方法搭建了一套自制的非共振轻敲模式AFM,并对位置检测电路建立了通用噪声仿真模型,优化了位置检测电路噪声,从而优化了最小可控力的精度,使其最小可控力小于50 pN。接着通过对标准硅材料栅格进行形貌表征验证了系统的成像性能,以及对复合材料的形貌、粘附力、形变等多种力学性质表征,验证了系统及成像方法的有效性。
闫孝姮孔繁会邵永健李鹏
关键词:原子力显微镜

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钱建强
作品数:118被引量:172H指数:7
供职机构:北京航空航天大学
研究主题:原子力显微镜 石英音叉 轻敲模式 探针 偏振
魏征
作品数:37被引量:34H指数:4
供职机构:北京化工大学机电工程学院
研究主题:原子力显微镜 轻敲模式 能量耗散 液桥 相位
李英姿
作品数:68被引量:156H指数:5
供职机构:北京航空航天大学
研究主题:原子力显微镜 探针 石英音叉 轻敲模式 成像系统
李渊
作品数:27被引量:41H指数:4
供职机构:北京航空航天大学物理科学与核能工程学院
研究主题:原子力显微镜 轻敲模式 相位 石英音叉 压电陶瓷
华宝成
作品数:15被引量:10H指数:2
供职机构:北京航空航天大学
研究主题:原子力显微镜 轻敲模式 石英音叉 压电陶瓷 成像系统