使用石英晶振的静电力显微镜的研究

摘要

该文首先介绍了纳米技术的发展现状和扫描探针显微镜(SPM)技术的最新进展,在此基础上重点介绍了利用石英晶振制作微力传感器的新型扫描探针显微镜,将其与传统的基于微悬臂的SPM进行了对比分析.论述了静电力传感器的理论模型.就晶振的物理和电气特性、影响晶振振动的关键因素进行了分析,探讨了晶振与样品表面接近时相互作用的原理,建立了物理模型来对其动力学特性进行解释.在此基础上,提出了静电力传感器的设计方案,分析了其作用机理.在原子力显微镜(AFM)的平台上,设计了基于晶振的静电力检测系统;对系统构成、系统控制、信号分离以及前置放大部分作了详细描述;此外为实现该平台的STM、AFM、EFM等的通用,给出了系统模块化的设计方案.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1纳米技术的发展概况

1.2探测显微镜的发展背景及意义

1.3静电力显微镜研究的背景及最新进展

1.4本文主要研究的内容和目的

2静电力传感器的作用机理

2.1石英晶振的重要性能参数

2.2晶振与样品作用的动力学模型

2.3晶振与试件表面作用的试验

2.4基于石英晶振的静电力传感器的构成

2.5本章小结

3静电力作用机理及检测系统

3.1静电力测量理论描述

3.2 EFM的成像方式

3.3 EFM系统的构成

3.4锁相环电路

3.5 SPM的模块化设计

3.6本章小结

4探针逼近定位技术

4.1定位技术简介

4.2高精度线性定位器

4.3杠杆式定位器

4.4本章小结

5探针腐蚀及粘附技术

5.1引言

5.2钨针尖的制备

5.3探针粘附技术

5.4本章小结

6 EFM图像处理软件系统

7总结与展望

致谢

参考文献

附录1攻读学位期间发表的论文目录

附录2相关照片