表面亲疏水特性对形貌测量的影响
发布时间：2023-04-05 00:43
原子力显微镜(Atomic Force Microscope),作为一种突破性的观测工具,取代了传统显微镜,被人类用来探索微观世界。AFM的使用环境多为实验室大气环境,实验室大气环境中的水分子被样品和针尖表面吸附从而形成水膜,在针尖敲击到样品表面时,针尖-样品之间就会形成液桥。亲疏水特性是样品的一种表面特性,样品不同,亲疏水特性也就不同。亲疏水特性不同,对水分子的吸附能力就不同,这就导致了液桥形成难易程度的不同。因此,样品表面的亲疏水特性对AFM的形貌测量会产生一定的影响。本论文研究了样品表面的亲疏水特性对AFM形貌测量的影响。首先,为了提高AFM形貌测量的准确性,必须考虑AFM微悬臂梁的动力学特性。本论文建立单摆模型、质量弹簧系统模型和负弹簧模型模拟轻敲模式时针尖的运动状态,并计算出这几种模型的运动方程,并解释微悬臂梁运动的对称性和“频漂”现象。其次,本论文利用不同的方法制作了多种亲水和疏水样品,在不同湿度下完成了对亲水和疏水样品的形貌测量。对形貌测量的结果进行有效的分析,从实验的角度探究亲疏水特性对形貌测量的影响。发现亲水样品的形貌测量对湿度的敏感性较强,亲水样品表面的相对高度呈现...
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 引言
1.3 AFM的发展与工作原理
1.3.1 原子力显微镜的发展史
1.3.2 AFM轻敲模式的工作原理
1.3.3 AFM微悬臂梁的基本概念
1.4 AFM轻敲模式模型简化基础
1.5 样品亲疏水特性的基本概念
1.6 国内外研究现状
1.7 本论文的主要研究内容
第二章 轻敲模式下的微梁振动分析
2.1 单摆系统模拟AFM的轻敲模式
2.1.1 单摆系统模型
2.1.2 单摆系统模型运动方程
2.1.3 单摆系统模拟结果与验证
2.2 质量弹簧系统模型
2.2.1 质量弹簧系统模型的建立
2.2.2 无阻尼质量弹簧系统的运动方程
2.2.3 无阻尼质量弹簧系统计算分析
2.3 质量弹簧阻尼系统模型
2.3.1 质量弹簧阻尼系统的运动方程
2.3.2 质量弹簧阻尼系统的计算分析
2.3.3 不同k2值对质量球运动的影响
2.3.4 阻尼对质量弹簧系统运动的影响
2.4 负弹簧模型
2.4.1 负弹簧模型建立基础
2.4.2 负弹簧模型建立
2.4.3 负弹簧模型的运动方程
2.4.4 负弹簧模型运动分析
2.5 本章小结
第三章 亲水特性对形貌测量的影响
3.1 亲水处理理论
3.2 亲水处理——氧化溶液处理
3.2.1 氧化溶液选择
3.2.2 氧化溶液处理设备与处理步骤
3.2.3 氧化溶液处理结果
3.3 亲水处理——等离子清洗
3.3.1 等离子清洗技术
3.3.2 等离子清洗原理
3.3.3 等离子清洗设备及步骤
3.3.4 等离子处理结果
3.4 亲水硅片在不同湿度下的形貌测量
3.4.1 实验设备
3.4.2 实验方法
3.4.3 实验结果与分析
3.5 本章小结
第四章 疏水特性对形貌测量的影响
4.1 疏水特性概述
4.2 疏水处理——HF溶液处理
4.2.1 HF溶液处理原理及步骤
4.2.2 HF溶液处理结果分析
4.3 疏水处理——氟硅烷处理
4.3.1 氟硅烷处理原理
4.3.2 氟硅烷处理设备及步骤
4.3.3 氟硅烷处理结果分析
4.4 亲疏水梯度硅片
4.4.1 亲疏水梯度的硅片制作
4.4.2 亲疏水梯度的硅片接触角测量
4.5 疏水硅片在不同湿度下的形貌测量
4.5.1 实验设备与实验方法
4.5.2 实验结果与分析
4.6 本章小结
第五章 表面迁移
5.1 液桥形成的一般机理
5.2 吸附
5.3 表面迁移
5.3.1 表面迁移的两种方式
5.3.2 表面迁移的扩散速率
5.3.3 表面迁移与Knudsen扩散速率比较
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者与导师简介
附件
本文编号：3782378
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【学位级别】：硕士
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学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 引言
1.3 AFM的发展与工作原理
1.3.1 原子力显微镜的发展史
1.3.2 AFM轻敲模式的工作原理
1.3.3 AFM微悬臂梁的基本概念
1.4 AFM轻敲模式模型简化基础
1.5 样品亲疏水特性的基本概念
1.6 国内外研究现状
1.7 本论文的主要研究内容
第二章 轻敲模式下的微梁振动分析
2.1 单摆系统模拟AFM的轻敲模式
2.1.1 单摆系统模型
2.1.2 单摆系统模型运动方程
2.1.3 单摆系统模拟结果与验证
2.2 质量弹簧系统模型
2.2.1 质量弹簧系统模型的建立
2.2.2 无阻尼质量弹簧系统的运动方程
2.2.3 无阻尼质量弹簧系统计算分析
2.3 质量弹簧阻尼系统模型
2.3.1 质量弹簧阻尼系统的运动方程
2.3.2 质量弹簧阻尼系统的计算分析
2.3.3 不同k2值对质量球运动的影响
2.3.4 阻尼对质量弹簧系统运动的影响
2.4 负弹簧模型
2.4.1 负弹簧模型建立基础
2.4.2 负弹簧模型建立
2.4.3 负弹簧模型的运动方程
2.4.4 负弹簧模型运动分析
2.5 本章小结
第三章 亲水特性对形貌测量的影响
3.1 亲水处理理论
3.2 亲水处理——氧化溶液处理
3.2.1 氧化溶液选择
3.2.2 氧化溶液处理设备与处理步骤
3.2.3 氧化溶液处理结果
3.3 亲水处理——等离子清洗
3.3.1 等离子清洗技术
3.3.2 等离子清洗原理
3.3.3 等离子清洗设备及步骤
3.3.4 等离子处理结果
3.4 亲水硅片在不同湿度下的形貌测量
3.4.1 实验设备
3.4.2 实验方法
3.4.3 实验结果与分析
3.5 本章小结
第四章 疏水特性对形貌测量的影响
4.1 疏水特性概述
4.2 疏水处理——HF溶液处理
4.2.1 HF溶液处理原理及步骤
4.2.2 HF溶液处理结果分析
4.3 疏水处理——氟硅烷处理
4.3.1 氟硅烷处理原理
4.3.2 氟硅烷处理设备及步骤
4.3.3 氟硅烷处理结果分析
4.4 亲疏水梯度硅片
4.4.1 亲疏水梯度的硅片制作
4.4.2 亲疏水梯度的硅片接触角测量
4.5 疏水硅片在不同湿度下的形貌测量
4.5.1 实验设备与实验方法
4.5.2 实验结果与分析
4.6 本章小结
第五章 表面迁移
5.1 液桥形成的一般机理
5.2 吸附
5.3 表面迁移
5.3.1 表面迁移的两种方式
5.3.2 表面迁移的扩散速率
5.3.3 表面迁移与Knudsen扩散速率比较
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者与导师简介
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