论文部分内容阅读
当今纳米技术在很多领域的应用已经成为研究热点，各国也将纳米技术作为发展重点。但是，纳米尺度的研究不能直接感受，只能借助于更精密的仪器设备。原子力显微镜（AFM）作为一种高分辨率的用于纳米尺度检测和加工的工具，应用尤其广泛。探针是原子力显微镜上直接接触样品的关键部件，分辨率很大程度取决于探针的尖锐程度。而使用过程中，探针的磨损又在所难免，所以研究探针磨损尤为重要。近几年发展起来的轻敲模式由于分辨率更高等优点而得到广泛使用，该模式下最常使用的探针为单晶硅探针，故本研究实验都关注轻敲模式下的单晶硅探针的磨损。主要从以下三个方面开展工作：首先，提出将AFM和DIC方法结合用于研究探针磨损，并从理论角度验证。通过建立几何模型和数学仿真模型，得到了理想情况下只受探针半径影响的图像。分析得到的DIC结果-半径曲线证明了AFM/DIC方法在理论上可行。其次，实验角度验证AFM/DIC方法研究探针磨损的可行性，并选择了DIC方法评价探针磨损的参数。设计原位连续扫描实验，使用两种DIC处理方式得到去除漂移后的位移量作为评价针尖磨损的参数。同时，将DIC方法与另两种常用评价针尖的方法作对比，探讨几种方法各自的优缺点。最后，通过单变量实验研究了轻敲模式下影响探针磨损的四个主要参数：自由振幅、振幅设定点、扫描速度、探针半径。分析了各参数对探针磨损影响的原因，并进一步总结DIC方法的特点和优势。