AFM参数对表面粗糙度测量的影响分析.pdfVIP

第 26 卷 第 1 期 电　子 　显 　微 　学 　报 Vol26 ,No1 2007 年 2 月 Journal of Chinese Electron Microscopy Society 200702 ( ) 文章编号 2007 AFM 扫描参数对表面粗糙度测量的影响分析 李家文 ,陈宇航 ,黄文浩 ( 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系 ,安徽 合肥 230027) ( ) 摘 　要 : 原子力显微镜 AFM 是纳米科技研究中一个重要工具 。影响AFM 测量图像质量的因素很多 ,本文从 AFM 扫描参数选择的角度 ,研究扫描参数对样品表面均方根粗糙度的影响 。实验和理论分析表明 ,扫描速度 、反馈控制 参数中的比例常数 P 和积分常数 I 的选择均对样品的表面粗糙度测量及评定产生影响 。 关键词 : 原子力显微镜 ;扫描参数 ;表面粗糙度 中图分类号 : TH7429 　　文献标识码 : A ( ) 　　原子力显微镜 AFM 因具有纳米甚至原子量级 20 ℃～25 ℃,空气环境相对湿度为 20 %～30 % 。 的超高分辨率和柔性的测量环境 , 已成为纳米科技 AFM 在接触模式下测量 ,主要有四个参数可供 ( ) ( ) 研究中一个重要工具 ,在表面科学 、纳米计量和生物 调整 ,即参考电压 Set point 、扫描速度 Freq 、比例 ( ) ( ) 科学等领域得到广泛应用 ,充分理解影响AFM 测量 常数 P 和积分常数 I 。 性能的因素对获得样品的真实数据非常重要[ 1] 。 为了解某一扫描参数对扫描图像的影响 ,保持 ( ) 其它参数不变 ,只改变此参数得到样品同一区域的 影响AFM 测量性能的因素很多 ,主要有 : 1 针 尖的几何参数 。当针尖在样品表面扫描时 , 由于针 系列扫描图像 ,对图像进行分析 ,得到 R q 与此扫描 尖尺寸对样品表面的耦合作用 ,扫描得出的图像有 参数之间的关系 。 畸变 。为减少针尖半径对扫描图像的影响 ,必须对 由于温度等因素影响 ,在做一系列实验前 ,首先 [2 ] ( ) 要考虑样品漂移对 R q 的影响 。图 1 是在 Set point 图像进行重建 。 2 针尖和样品的机械性能 。由 于扫描时针尖施加作用力到样品表面 ,使样品表面 = 01 V 、P = 24199 和 I = 12772 情况下 ,选择某一 [3 ] ( ) 区域上连续扫描得到 11 幅图像 , 由此得到图像 R q 产生变形 , 从而影响图像 。 3 压 电陶瓷的非线 性 、迟滞 、蠕变和交叉耦合等 , 需对扫描驱动器进行 与时间关系 。由图可见 ,在整个测量过程中 , R q 的 [4 ] 相对偏差小于 3 % ,说明在