基于隧道效應(yīng)的納米級(jí)振動(dòng)檢測(cè)理論與技術(shù)的研究.pdf

1、掃描隧道顯微鏡(STM)是納米測(cè)量研究中最有利的工具之一，提高儀器精度和重復(fù)性是測(cè)試的兩個(gè)重要的指標(biāo)。STM工作時(shí)隧道間隙在幾個(gè)納米左右，即使在使用隔振平臺(tái)的情況下，在測(cè)量過(guò)程中也會(huì)受到外界隨機(jī)振動(dòng)的影響，且測(cè)量的重復(fù)性很低。因此，振動(dòng)已經(jīng)成為提高納米測(cè)量精度的主要障礙之一。抗振、隔振、振動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)成為納米測(cè)量領(lǐng)域中的一大分支，特別是納米級(jí)振動(dòng)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于納米學(xué)科的研究具有非常重要的意義。 振動(dòng)對(duì)STM的測(cè)量結(jié)果影響很大

2、，說(shuō)明STM對(duì)振動(dòng)非常敏感，反過(guò)來(lái)思考，利用基于隧道效應(yīng)的測(cè)量原理，可以對(duì)納米級(jí)振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)STM振動(dòng)引起的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。 本課題的研究?jī)?nèi)容主要包括： 1.對(duì)納米級(jí)振動(dòng)測(cè)量機(jī)理和方法進(jìn)行初步的研究和探索，提出基于隧道效應(yīng)的納米級(jí)振動(dòng)檢測(cè)的方法。該方法可以實(shí)現(xiàn)STM工作狀態(tài)下進(jìn)行在線的檢測(cè)，而且采用和STM相同的測(cè)量原理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)STM的全補(bǔ)償。 2.設(shè)計(jì)了采用雙平臺(tái)微動(dòng)結(jié)構(gòu)的納米級(jí)振動(dòng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，兩個(gè)平

3、臺(tái)分別在橫向和縱向達(dá)到納米級(jí)的分辨率。這樣可以保證在隧道狀態(tài)下對(duì)納米級(jí)振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。系統(tǒng)具有穩(wěn)定，剛性好，符合阿貝誤差原理設(shè)計(jì)的特性。 3.設(shè)計(jì)了適用于隧道電流測(cè)量的檢測(cè)電路。設(shè)計(jì)了測(cè)頭結(jié)構(gòu)，解決了檢測(cè)電路屏蔽和針尖固定的問(wèn)題。進(jìn)行了隧道電流的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性的測(cè)量試驗(yàn)，并對(duì)靜態(tài)特性進(jìn)行了標(biāo)定，其分辨率可以達(dá)到1pA。 4.利用該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了納米級(jí)振動(dòng)的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，得到不同頻率、不同振幅、不同激振信號(hào)情況下，系統(tǒng)對(duì)納米級(jí)振