濕度對(duì)原子力顯微鏡成像的影響.pdf

1、Atomic force microscope(AFM)解決了Scanning tunnelingmicroscope(STM)要求待測(cè)樣品材料是導(dǎo)電的缺陷，能顯示樣品的圖像信息，提供力曲線的測(cè)量，對(duì)MEMS/NEMS與生物技術(shù)的發(fā)展具有潛在的推動(dòng)作用，可以為首都高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提供支持。雖然AFM的成像精度很高，贗像卻仍是困擾AFM的常見問題，使得無法準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)材料性能。就環(huán)境濕度誘導(dǎo)的掃描形貌分辨率降低和贗像等問題，開展系統(tǒng)的

2、理論研究、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和數(shù)值模擬，以期從物理、力學(xué)機(jī)制上建立對(duì)贗像的定量認(rèn)識(shí)，為最終剔除濕度帶來的贗像提供參考。
　　第一步，在理論方面，首次明確提出環(huán)境濕度會(huì)在AFM掃描圖像中產(chǎn)生贗像，并通過理論推導(dǎo)說明相對(duì)濕度的變化對(duì)液橋形成的影響，以及有關(guān)液橋的幾何計(jì)算。
　　第二步，通過中間變量液橋體積V，對(duì)針樣系統(tǒng)中η、Fmax與RH的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行數(shù)值推導(dǎo)，得到正比的變化趨勢(shì)，η、Fmax在RH逐漸變大的前提下會(huì)增大，特別的是在百分比

3、振幅達(dá)到80％的時(shí)候，這種變化的幅度會(huì)加大。對(duì)液橋曲面形狀進(jìn)行了圓弧近似的討論。
　　第三步，提出通過品質(zhì)因子的討論得到不同濕度環(huán)境下微懸臂梁的一些振動(dòng)特性，從而得到液橋的品質(zhì)因子、斷裂能的變化。在接觸模式和輕敲模式兩種操作條件下進(jìn)行力位移曲線的測(cè)量和掃頻實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，得到η與RH之間的變化關(guān)系，從兩個(gè)物理量之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論推導(dǎo)的相似程度中，說明理論推導(dǎo)的正確性。對(duì)受限懸臂梁受迫振動(dòng)對(duì)稱性問題進(jìn)行了初步的探討