基于多层膜光栅的AFM探针结构表征研究

原子力显微镜是微纳米测量领域主要测量工具之一。由于原子力显微镜探针不可能无限尖锐,使得测量图像包含了一部分探针信息,这是其图像失真的一大影响因素。通过获取探针形状和尺寸,可以有效去除测量图像的"探针效应"从而提升准确度。文中以研制良好样品内一致性的探针校准器为目标,应用Si/SiO2多层膜光栅技术,初步研制了20 nm标称值的线宽结构用于原子力显微镜探针校准。表征结果显示,RFESP型(Rectangular Front Etched Silicon Probe)探针稳定扫描时探针前角由15°增加至36°左右,探针后角由25°增加至45°左右,呈现钝化趋势。由此表明,基于Si/SiO2多层膜光栅技术研制的线宽型探针表征器可以快速表征出探针侧壁角度信息,是原子力显微镜探针扫描过程中探针形貌快速监测和估计的有效手段,对于促进探针表征与图像准确度提升均具有重要意义。

动力学晶格蒙特卡洛方法模拟Cu薄膜生长

利用动力学晶格蒙特卡洛方法模拟了Cu薄膜在Cu(100)面上的三维生长过程。模型中考虑了四个动力学过程:原子沉积、增原子迁移、双原子迁移和台阶边缘原子迁移,各动力学过程发生的概率由多体势函数确定。讨论了基底温度、沉积速率及原子覆盖率对Cu原子迁移、成核和表面岛生长等微观生长机制的影响;获得了Cu薄膜的表面形貌图并计算了表面粗糙度。模拟结果表明,随基底温度升高或沉积速率下降,岛的平均尺寸增大,数目减少,形状更加规则。低温时,Cu薄膜表现为分形的离散生长,高温时,Cu原子迁移能力增强形成密集的岛。Cu薄膜表面粗糙度随着基底温度的升高而迅速减小;当基底温度低于某一临界温度时,表面粗糙度随原子覆盖率或沉积速率的增大而增大;当基底温度超过临界温度时,表面粗糙度随原子覆盖率或沉积速率的变化很小,基本趋于稳定。

基于改进U-Net的遥感影像城镇绿地提取

针对传统分类方法在高分遥感影像城镇绿地提取效果不理想的问题,提出了一种改进的语义分割模型U-Net来更加高效精准地提取城镇绿地区域。使用高分二号影像制作样本数据集,同时对U-Net网络模型改进,采用不同深度的ResNet作为其主干网络提取图像的语义信息,另外加入了注意力机制模块,细化提取的特征图,提高网络的分类性能。实验结果表明:对比经典语义分割网络SegNet、PSPNet、U-Net,加入注意力机制Res-UNet在预测效果和评价指标均有提升,表现最好的是Res152-UNet,其PA值为90.53,MIoU值为80.06,预测效果图接近人工标注。改进U-Net模型能够高效地对遥感影像信息进行识别提取,得到高精度的提取结果,该方法对于高分遥感影像城镇绿地提取具有一定应用意义。

优化非等间距GM(1,1)模型及其在变形监测中的应用

针对非等间距GM(1,1)模型的拟合和预测问题,考虑灰作用量的时变特征,系统地证明了一种优化灰作用量的非等间距GM(1,1)模型,并提出通过粒子群算法选取拟合模型最优的背景值权重参数来构造优化模型的最优背景值。以典型的变形监测数据为算例,构建了非等间距GM(1,1)模型、优化灰作用量的非等间距GM(1,1)模型和优化灰作用量与背景值的非等间距GM(1,1)模型。通过算例的分析与对比,结果表明优化灰作用量的非等间距GM(1,1)模型和优化灰作用量与背景值的非等间距GM(1,1)模型对原始数据的拟合和预测具有较高的精度,优化模型具有可行性和有效性。

无人机高分辨率影像的森林株数密度制图

本文以大兴安岭无人机遥感数据为基础进行森林密度制图,并提出了一种局部阈值算法,通过与传统的Otsu方法去除背景噪声相比,得出了该方法在中等或较低森林株数密度地区能很好地去除噪声背景。结合局部最大值法取得很好的单木提取精度,其查全率达到了100%。传统的Otsu去除背景方法在较高森林株数密度地区具有较好的识别效果,但对非林分的空地信息存在错提取的现象。通过对以上两种方法的对比研究,得到大兴安岭森林株数密度制图结果,该研究可为稀疏森林区域的株数密度制图提供参考。

Amorphous Si critical dimension structures with direct Si lattice calibration

Developing highly accurate critical dimension standards is a significant task for nanoscale metrology. In this paper, we put forward an alternative approach to fabricate amorphous Si critical dimension structures with direct Si lattice calibration in the same frame scanning transmission electron microscopy image. Based on the traceable measurement analysis, the optimized method can provide the same calibration accuracy and increase the fabrication throughput and lower the cost simultaneously, which benefits the application needs in atomic force microscopy(AFM) tip geometry characterization,benchmarking measurement tools, and conducting comparison measurements between different approaches.

基于多时相遥感的鄂尔多斯市不透水面变化分析

不透水面作为城市发展和生态环境的重要评估因子,在保障生态环境健康和城市可持续发展中具有重大意义。本文以鄂尔多斯为研究区,通过融合多时相Landsat和夜间灯光数据,提取1990—2019年的不透水面信息,并利用重心分析法、标准差椭圆理论和景观指数理论分析时空演变规律。研究结果表明:①1990—2019年鄂尔多斯市不透水面经历了快速扩张;东北部不透水面覆盖度高于西南部;不透水面的扩张模式总体上表现为“向外扩张⁃向内加密”。②东北部扩张速度减缓,西南部扩张速度增快。③不透水面扩张的方向性减弱;不透水面扩张的方向有由“东北⁃西南”向“东⁃西”转变的趋势。④斑块数量及边缘斑块破碎度增加,城市与郊区的连通性增强,城市有向周边郊区扩张的趋势。本文研究对于进一步了解城市生态环境健康与城市可持续发展的相关关系具有一定的参考价值。