多模态动态原子力显微镜系统

作     者：黄强先 张蕤 刘凯 赵阳 张连生 HUANG Qiang-Xian ZHANG Rui LIU Kai ZHAO Yang ZHANG Lian-Sheng

作者机构：合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2017年第25卷第2期

页      面：401-407页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：合肥工业大学青年教师创新资助项目(No.JZ2015HGQC0212) 国家自然科学基金资助项目(No.50975075) 

主　　题：动态AFM 振幅反馈 相位反馈 频率反馈 高阶谐振 

摘      要：动态原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)是通过检测悬臂谐振状态的变化来对物体表面形貌进行测量的。通过对谐振状态的三种因素即振幅、相位、频率的检测,动态AFM可以分为三种工作模式,即振幅反馈、相位反馈与频率反馈模式,这三种反馈模式有着不同的扫描特点。基于硅悬臂具有高阶谐振的特性,动态原子力显微镜可以在悬臂工作于高阶谐振状态时对物体进行扫描。综合上述工作模式研制了一套多模态动态AFM,可以在三种反馈模式、不同阶谐振状态下对物体进行扫描测量。利用该系统在不同反馈模式、不同阶谐振状态下进行了扫描测试,结果显示,系统在各模式下具有亚纳米分辨力,其中在相位反馈模式,悬臂二阶谐振时可达到最优灵敏度与分辨力,分别为17.5V/μm和0.29nm,在最优灵敏度与分辨力状态下对光栅试样进行了三维扫描,得到光栅的三维形貌图。