计量学报

作者：刘林伟,高思田,黄鹭,王学影,祝敏豪,孙晓爽

单位：1. 中国计量大学计量测试工程学院,浙江 杭州 310018; 2. 中国计量科学研究院,北京 100029;

关键词：计量学;表面形貌;原子力显微镜;音叉探针;软件控制系统

基金：国家重点研发计划(2016YFF0200602);国家重点研发专项(2016YFA0200901)

基于音叉式原子力显微镜(AFM)的基本原理,设计了一个幅度调制模式下的测量控制系统,该控制系统的主要实现功能为针尖接近、针尖工作点位置保持和样品的表面形貌测量。实验得到针尖在不同激励电压下的接近曲线,针尖分别在100mV、200mV、500mV、1V激励下,工作区间大小为4.7nm、8.5nm、12.1nm、15.7nm,灵敏度分别为0.0423V/nm、0.0564V/nm、0.0861V/nm、0.0831V/nm。实验得到针尖工作点位置保持过程中的纳米位移台位置变化曲线,针尖工作点的正向偏移值为2.3nm,负向偏移值为1.3nm。表面形貌测量采用X轴双向扫描模式,即在纳米位移台于X轴方向上的往返过程中分别测量1次表面形貌数据,对正向扫描和反向扫描的数据进行计算处理;正向扫描的间距误差为5.2nm,高度误差为0.3nm,反向扫描的间距误差为6.4nm,高度误差为0.5nm。

来源：2023年第1期

《计量学报》期刊编辑部

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