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新型纳米阻抗显微镜前置放大器的设计

仪器仪表学报 2007年第1期28卷 57-61页

作者：丁喜冬杜贤算张进修光电材料与技术国家重点实验室中山大学物理学与工程技术学院广州 510275 中山大学物理学与工程技术学院

基于扫描隧道显微镜的新型纳米阻抗显微镜(STM-NIM)能够测量材料表面的纳米微区阻抗性质并具有分辨率高的突出优点,但传统STM前置放大器的频率带宽不能满足STM-NIM测量模式的要求,因而需要设计新型前置放大器。STM-NIM前置放大器必须在... 详细信息

基于扫描隧道显微镜的新型纳米阻抗显微镜(STM-NIM)能够测量材料表面的纳米微区阻抗性质并具有分辨率高的突出优点,但传统STM前置放大器的频率带宽不能满足STM-NIM测量模式的要求,因而需要设计新型前置放大器。STM-NIM前置放大器必须在噪声和频率带宽两方面同时具有非常优良的性能。本文利用STM及NIM信号的特点,通过将信号一分为二并对电路进行优化,研制出了满足STM-NIM测量要求的新型前置放大器。测试表明,该前置放大器能同时用于NIM阻抗测量和STM形貌扫描;其NIM信号的频率带宽达到300 kHz;其STM信号的噪声约为0．8 mV,能满足原子级分辨成像的要求。

关键词：扫描隧道显微镜纳米阻抗显微镜前置放大器噪声带宽

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惯性步进扫描器控制接口的设计

中山大学学报（自然科学版） 2004年第S1期43卷 45-49页

作者：杜贤算丁喜冬中山大学物理科学与工程技术学院广东广州510275

介绍了一种采用惯性步进型扫描器的新型扫描隧道显微镜(STM)的设计,研制出了一种用于该扫描器的接口电路。文章重点对该扫描器的位置粗调驱动电路和隧道电流前置放大电路等接口进行了设计,并完成了该接口的制作和调试,最后在使用该接口... 详细信息

介绍了一种采用惯性步进型扫描器的新型扫描隧道显微镜(STM)的设计,研制出了一种用于该扫描器的接口电路。文章重点对该扫描器的位置粗调驱动电路和隧道电流前置放大电路等接口进行了设计,并完成了该接口的制作和调试,最后在使用该接口电路的新型STM上扫描出具有较高分辨率的镀金铜的表面形貌。测试表明,该接口工作稳定,使用方便,并能发挥该惯性步进型扫描器高稳定性的优点。

关键词：扫描隧道显微镜惯性步进扫描器接口前置放大器

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多频率开尔文探针力显微镜的设计

光电工程 2015年第11期42卷 31-36页

作者：何万贤梁仲文丁喜冬中山大学物理科学与工程技术学院广州510275 中山大学-卡内基梅隆大学国际联合研究院广东顺德528399

本文研究开尔文探针力显微镜(KPFM)中多频率方法的实现。KPFM中的多频率方法同时激发微悬臂探针的第一次和第二次的本征机械振动模式并分别用于样品形貌和表面电势成像。据此,本文设计了一种基于传统比例-积分控制器基本原理的模拟式反... 详细信息

本文研究开尔文探针力显微镜(KPFM)中多频率方法的实现。KPFM中的多频率方法同时激发微悬臂探针的第一次和第二次的本征机械振动模式并分别用于样品形貌和表面电势成像。据此,本文设计了一种基于传统比例-积分控制器基本原理的模拟式反馈控制器,用以实现探针的调控。测试表明,该反馈控制器带宽可达约5 k Hz,并利用该反馈控制器研制出了多频率KPFM,其电势测量灵敏度优于5 m V。利用该多频率KPFM,对注入电荷后的介电薄膜样品进行测试,一次成像即可得到样品的形貌图及局域电势的二维分布图。该多频率KPFM技术可广泛应用于电子材料与器件的电特性表征。

关键词：开尔文探针力显微镜多频率反馈原子力显微镜

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用于微区阻抗测量的STM探针的制备

中山大学学报（自然科学版） 2005年第A2期44卷 170-173页

作者：吴迪丁喜冬杨森张进修中山大学物理学系广东广州510275

基于扫描隧道显微镜（scanning tunneling micmscope，STM）的新型扫描阻抗显微镜（scarming impedance microscope，SIM）可以对绝缘电介质表而的阻抗性质进行测量，但由于传统STM针尖不适用于这种模式，需要制备新型的探针。介绍了利... 详细信息

基于扫描隧道显微镜（scanning tunneling micmscope，STM）的新型扫描阻抗显微镜（scarming impedance microscope，SIM）可以对绝缘电介质表而的阻抗性质进行测量，但由于传统STM针尖不适用于这种模式，需要制备新型的探针。介绍了利用电化学腐蚀法制备SIM针尖的工艺，研究了制备过程中各种条件的控制对针尖质量的影响。根据实验结果，对切断时问的控制效果提出了与以往经验不同的看法。最后通过实验分析了适用于阻抗性质扫描的针尖特点，认为适用于阻抗扫描的针尖其曲率半径应在100～200nm之间，且具有小的纵横比和一级新月结构。

关键词：电化学腐蚀扫描阻抗显微镜(SIM) 探针扫描隧道显微镜(STM)

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液体膜切变波共振吸收谱仪的研制与应用

中山大学学报（自然科学版） 2005年第4期44卷 129-131页

作者：林国淙熊小敏丁喜冬张进修中山大学光电材料与技术国家重点实验室广东广州510275

自行研制了液体膜切变波共振吸收谱仪,给出了该仪器的工作原理和技术指标,应用该仪器对厚度为0.1mm的水膜进行测试,在150-550Hz的频率范围得到8个共振吸收峰,并发现系统的共振频率由空载时的150Hz以下移至550Hz以上,显示水膜已参与了振... 详细信息

自行研制了液体膜切变波共振吸收谱仪,给出了该仪器的工作原理和技术指标,应用该仪器对厚度为0.1mm的水膜进行测试,在150-550Hz的频率范围得到8个共振吸收峰,并发现系统的共振频率由空载时的150Hz以下移至550Hz以上,显示水膜已参与了振动,提供回复力矩,故全部的峰均可能是水的共振吸收峰,其中178Hz和476Hz的吸收峰有可能是固体起振Cu丝与水相互耦合的共振吸收峰。

关键词：液体膜共振吸收谱仪

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Ta间隙固溶体中的耦合弛豫

中山大学学报（自然科学版） 2013年第1期52卷 1-6页

作者：林国淙刘晖丁喜冬张进修中山大学光电材料与技术国家重点实验室∥物理科学与工程技术学院广东广州510275

以广义Arrhenius方程对不同氧的原子个数百分比[N(O)]和不同氮的原子个数百分比[N(N)]的Ta间隙固溶体的内耗数据进行曲线拟合,并对结果进行了讨论。预设不同的T0代替TC,得到标准差SD最小值时的自发有序温度TC、指数前因子τ0和表观激活... 详细信息

以广义Arrhenius方程对不同氧的原子个数百分比[N(O)]和不同氮的原子个数百分比[N(N)]的Ta间隙固溶体的内耗数据进行曲线拟合,并对结果进行了讨论。预设不同的T0代替TC,得到标准差SD最小值时的自发有序温度TC、指数前因子τ0和表观激活自由能ΔG;对低弛豫元浓度的情况,由T0-ΔG数据(T0是TC附近的温度)线性拟合的截距得到激活焓ΔH,由此计算熵的变化ΔS和参数τ'0。结果显示:①自发有序温度TC与N(O)及N(N)基本上成正比的关系,显示随着N(O)或N(N)的增加,氧原子之间或氮原子之间的耦合增加,使自发有序温度TC上升;②随着N(O)或N(N)的增加,组态熵的贡献TCΔS增大,表观激活自由能ΔG下降;③参数τ'0基本不随N(O)变化,这一结果与"不同含氧量具有同一个激活焓ΔH"这一条件是自洽的,说明了在讨论的N(O)范围弛豫元是相同的,是耦合的单个弛豫元;④N(N)小于1.0%时,弛豫元是耦合的单个弛豫元;N(N)较大时,弛豫元发生变化,可能出现弱耦合的弛豫元对等,使ΔS增大。

关键词： Arrhenius关系内耗耦合弛豫激活焓

扫描探针显微镜中数据格式的分析及转换程序的设计

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电子显微学报 2011年第3期30卷 215-221页

作者：黄龙飞丁喜冬光电材料与技术国家重点实验室中山大学物理科学与工程技术学院广东广州510275

随着扫描探针显微镜技术发展和广泛应用,扫描探针显微镜的技术标准化问题在国内外受到越来越多的关注。然而在数据格式方面,由于所用硬件平台的不同等原因,各制造商所生产的扫描探针显微镜大多使用专用的数据格式。这些数据格式又往往... 详细信息

随着扫描探针显微镜技术发展和广泛应用,扫描探针显微镜的技术标准化问题在国内外受到越来越多的关注。然而在数据格式方面,由于所用硬件平台的不同等原因,各制造商所生产的扫描探针显微镜大多使用专用的数据格式。这些数据格式又往往互不兼容,给数据后续的分析处理和交流共享带来不便。本文首先对扫描探针显微镜中数据格式的发展及应用较多的格式进行了分析,然后从扫描探针显微镜现有数据的类型、内容和特点出发,研究了规范扫描探针显微镜数据格式的基本要求和思路;经过比较和筛选提出了一种基于HDF5标准(hierarchical data format,HDF)的标准格式方案;并用C++语言实现了对该格式的操作及其与几种专用数据格式之间的相互转换,完成了格式方案和代码资源的开源共享。

关键词：扫描探针显微镜数据格式标准化格式转换开源

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纳米阻抗显微镜的研制及商品化

材料工程 2008年第10期36卷 165-168,172页

作者：丁喜冬关景新黄龙飞吴浚瀚中山大学物理科学与工程技术学院广州510275 本原纳米仪器有限公司北京100080

纳米阻抗显微镜(Nanoscale impedance microscopy,NIM)能够测量材料表面的纳米微区阻抗性质,已经成为纳米材料表征的重要工具,得到越来越多的应用;但其应用目前仅局限于实验室范围,而国内尚未有纳米阻抗显微镜研究的文献报道。本文主要... 详细信息

纳米阻抗显微镜(Nanoscale impedance microscopy,NIM)能够测量材料表面的纳米微区阻抗性质,已经成为纳米材料表征的重要工具,得到越来越多的应用;但其应用目前仅局限于实验室范围,而国内尚未有纳米阻抗显微镜研究的文献报道。本文主要介绍纳米阻抗显微镜的基本原理及其仪器的研制。以国内外现有的扫描探针显微镜仪器为基础,研制出了两套不同的纳米阻抗显微镜样机,并率先实现了这种技术的商品化,还利用该技术开展了氧化锌多晶陶瓷材料的应用研究。

关键词：纳米阻抗扫描探针显微镜商品化

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共振吸收谱仪测量系统的研制

中山大学学报（自然科学版） 2001年第Z2期40卷 291-293页

作者：丁喜冬熊小敏黄元士林国淙张进修中山大学超快速激光光谱学国家重点实验室//物理系广州510275

讨论了共振吸收谱仪测量系统的设计．由于频率越高，信号越微弱，同时要求的ＡＤ的采样速度也越高，因而限制了测量频率和精度的提高．通过高速低相差ＡＤＣ及大功率低噪音放大器的研制，使测量频率范围达到１×１０－３～５×１０２Ｈ... 详细信息

讨论了共振吸收谱仪测量系统的设计．由于频率越高，信号越微弱，同时要求的ＡＤ的采样速度也越高，因而限制了测量频率和精度的提高．通过高速低相差ＡＤＣ及大功率低噪音放大器的研制，使测量频率范围达到１×１０－３～５×１０２Ｈｚ，变频精度达到０．０５％；内耗测量精度达到５×１０－６，为固体振动能吸收谱的研究提供了必要工具．

关键词：共振吸收测量双路ADC 测量频率测量精度