原子力显微镜与扫描电镜技术2.ppt

  1. 1、本文档共40页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
原子力显微镜与扫描电镜技术2

* 4)压电冲击式步进逼近驱动技术 步进可控(nm~?m) 100步/秒 M——主质量块,置于平台上; m——小质量块,(配重); F1——系统运动时所受阻力。 原理: 压电体所加电压Vt的驱动下,以一定的加速度伸缩,配重对主质量块产生冲击,当冲击力 F1时,则系统被驱动。 t3《 t1 由 加速度a(t)须满足条件 可靠地单向运动,a(t)的波形如图示 浙大光电光学工程所 3 三维扫描技术 (1)压电扫描器 1)三角形架 图:三根棱柱相互正交结合,响应可达1.5/V。 Z方向移动,带动X、Y方向的运动,有交叉误差。 2)四象限扫描器 结构简单、刚度好,同样也有交叉误差 3)压电柔性铰链工作台 浙大光电光学工程所 3 三维扫描技术 (1)压电扫描器 1)三角形架 图:三根棱柱相互正交结合,响应可达1.5nm/V。 Z方向移动,带动X、Y方向的运动,有交叉误差。 2)四象限扫描器 结构简单、刚度好,同样也有交叉误差 Vt 微探针 三维PZT(扫描) It 三维移动:利用管状外电极分四象限。可扫描出表面的原子的三维立体图形。 X-;X+, X方向扫描,向X方向弯曲 Y-;Y+, Y方向扫描 Z;X-,Y- , 作Z向扫描 X、Y方向主要控制进行网格扫描, Z方向扫描使针尖与原子保持恒定力,勾划出表面的原子轮廓。 浙大光电光学工程所 3)压电柔性铰链工作台 新型的微位移扫描工作台 ,特点 结构紧凑、体积小、无机械摩擦、无间隙。 位移分辨率 1nm,也称为柔性支承。 原理: 采用杠杆原理与柔性铰链结合的整体式结构,利用叠层式压电体作为驱动元件,压电体加压后产生微量位移。 压电效应使杠杆M1上的a点产生一绕支点b转动的微位移; c点产生使杠杆M2一绕支点d转动,并在e点处拉动工作台S作微量位移; 杠杆M3的支点为f,工作台S由两个杠杆M2、M3S上的支点e、g支持。 M1 M2 c M3 压电体 浙大光电光学工程所 压电柔性铰链工作台 清华大学 PI (PHYSIK INSTRUMENTE) 浙大光电光学工程所 (2)压电扫描器的误差: 1)压电体的非线性 加压后实际位移曲线不是线性的,给采样和定位带来误差,最大的非线性误差为?Y/Y—2%~25%,根据材料的不同而变化。 浙大光电光学工程所 利用软件校正 利用软件进行非线性误差的校正 产生一个校正矩阵 浙大光电光学工程所 2)迟滞效应 加压和减压后,压电体变形曲线的路径不同,?Y/Ymax可高于20%。其将影响采样数据点的位置变化,所以采样扫描中可选择单向扫描。影响重复性。 ?V~?Z 浙大光电光学工程所 §1-3 STM的单元技术 1 微探针 2 粗、细微逼近技术及其结构 3 三维扫描技术 4 伺服反馈系统 (1)模拟反馈 伺服系统:设置一比较电压Vset,它是隧道电流变化最灵敏处对应的电压,?V =Vset—Vt,样品表面与设定点的的高度变化,引起了?V的差值,该值可由计算机记录,显示其不同点的高度。 由d变化引起?V; 差分放大?对数放大?积分器; 控制积分器的时间常数。 优点:模拟反馈速度快。 缺点:抗干扰能力差, 精度不高, 计算机 A/D 伺服系统 放大电路 HV It Vt ?V= Vset--Vt 浙大光电光学工程所 计算机各种算法 A/D 差分放大 放大电路 It Vt ?V D/A HV (2)PID数字反馈控制技术 伺服系统:数字反馈控制系统采用A/D转换后的数字信号经过各种控制算法输出控制量,再通过D/A转换为模拟量来实现反馈。 优点:算法灵活多变,抗干扰能力强。 缺点:速度慢,一般到毫秒量级,成本高。 浙大光电光学工程所 §2-1 AFM的测微机理 在1986年Bennig等人研制成功了世界上第一台原子力显微镜(Atomic force microscope,AFM),弥补了STM只能对导体样品才有较高分辨率的缺陷。 第二章AFM技术 一,范德华力 在探针样品体系的远场,即探针和样品间的距离在几十到几百纳米范围内时,主要的相互作用力有范德瓦尔力。 分子或原子之间的相互作用力。原子本身是一个中性电学体系,当它们相距甚远时,各自处于基态,忽略万有引力,原子间的互相作用为零。 微探针──样品相互作用示意图 (其中ε1、ε2、ε3分别是探针、探针与样品之间介质和样品的介电常数) 浙大光电光学工程所 当两者互相接近到数十埃的距离时,通过静电作用,外层电子云分

文档评论(0)

yaocen + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档