原子力显微镜探针耦合变形下的微观扫描力研究

作     者：张向军 孟永钢 温诗铸 Zhang Xiang-Jun Meng Yong-Gang Wen Shi-Zhu (State Key Laboratory of Tribology, Tsinghua University, Beijing 100084,China)

作者机构：清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2004年第53卷第3期

页      面：728-733页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金重点项目 (批准号 :5 0 13 5 0 40 ) 国家博士后科学基金 (批准号 :2 0 0 2 17)资助的课题~~ 

主　　题：原子力显微镜 探针悬臂梁 耦合变形 观扫描力 形貌坡度 针尖长度 

摘      要：原子力显微镜 (AFM)的微探针系统是典型的微机械构件 ,它在接触扫描过程处于耦合变形状态 .采用数值模拟方法探究恒力模式下探针耦合变形对微观扫描力信号、微观形貌信号的影响 .研究表明 ,AFM的恒力模式扫描中 ,法向扫描力并不是恒定大小 ,与轴向扫描力存在耦合作用 ,在粗糙峰峰值增加阶段 ,二力均增加 ;在粗糙峰峰值减小阶段 ,二力均减小 ;该耦合作用随形貌坡度、针尖长度等增加而加强 .微观形貌的测试信号和横向扫描侧向力信号受探针耦合变形影响较小 ,但侧向力与形貌斜率密切相关 ,且其极值点与形貌极值点存在位置偏差 。