AFM轻敲模式下扫描参数对成像质量影响的研究

发布时间：2024-05-29 06:33

　　针对原子力显微镜(AFM)扫描参数对成像质量的影响规律,对现有的扫描参数影响成像质量的研究进行了分析。提出了以幅值误差作为评价AFM成像质量的指标,通过实验研究了扫描参数对AFM成像质量的耦合影响。发现了扫描频率f_s、积分增益I和幅值设定点S这3个扫描参数间相互影响的现象,在S低较低情况下可设置更大的f_s和I,在获取高质量成像的同时,提升了测量效率,对扫描参数的合理设置提供了可靠的操作准则。

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【部分图文】：

图1AFM闭环控制系统示意图

AFM的工作原理实质上就是一个闭环控制系统，如图1所示。样品表面形貌变化引起高频振动探针的振动幅值发生变化，而光杠杆能够实时检测探针振动的幅值。在扫描范围内的样品表面上任意一点，光杠杆检测得到的探针振动幅值作为反馈信号与系统设定幅值(幅值设定点)进行比较产生误差信号(幅值误差)[....

图2标准台阶轮廓以及对应的幅值误差图

对于周期表面(如台阶结构)，AFM探针扫描经过台阶两侧边缘位置时，由于台阶边缘位置高度值变化很大，引入的幅值误差明显高于台阶的其他位置。如图2所示，正的幅值误差是由探针扫描台阶边缘的下降沿(自上而下扫描)产生，负的幅值误差是由探针扫描台阶边缘的上升沿(自下而上扫描)产生。评价AF....

图3随机表面形貌以及对应的幅值误差图

不同于台阶标样，随机表面形貌特征更加复杂，更具有一般的代表性，如图3所示。幅值误差图为了反映整个样品表面的成像质量就不能单独取某一细节的幅值误差来表征。因此为了体现幅值误差的整体统计结果，需要定义评价指标表示幅值误差。在三维表面粗糙度评价参数中，表面算术平均偏差Sa和表面十点高度....

图4幅值误差与I的关系图

按照表1的实验设计完成实验，并依据第2节所述数据处理和评价方法，获得扫描参数对成像质量的影响关系曲线，如图4～图7所示。图5幅值误差与P的关系图

本文编号：3984203