单电子晶体管与原子力扫描探针的集成

单电子晶体管(SET)可用作超灵敏电荷计,将SET集成到原子力扫描探针上,可得到对被测样品的表面形貌和电荷空间分布扫描成像。介绍了一种硅基台阶型原子力扫描探针与SET的集成方案。一对共漏极的SET集成在台阶型针尖上,台阶型的针尖和静电探针的设计避免了SET的刻蚀损伤。通过SET和静电探针的电容耦合来实现电荷探测。将扫描探针与石英音叉进行组装,在8 K低温下成功实现了间距2μm金属光栅10°倾角的形貌扫描,并获得形貌图,针尖上的SET具有良好的库仑阻塞效应和单电子隧穿特性。

复合型超精密表面形貌测量仪

研制了基于同一显微镜基体实现原子力探针扫描测量与非接触光学测量两种功能的复合型超精密表面形貌测量仪。分析了基于白光显微干涉原子力探针的测量方法、探针微悬臂变形量与白光干涉条纹移动量的关系以及探针微悬臂测量非线性误差的修正方法,和通过融合垂直扫描系统的位移量和悬臂梁变形量得到了原子力探针的工作方式。研制了三维精密位移系统和基于白光显微干涉的原子力探针测头。采用原子力探针扫描测量对NT-MDT公司生产的扫描探针校准光栅TGZ2_PTB进行了重复性实验,实验显示标准差为0.96nm,相对重复性误差为3.08%。给出了原子力探针扫描测量、相移干涉测量及白光干涉垂直扫描测量的测量实例。实验结果表明,所研制的超精密表面形貌测量仪可用于超精密加工工程表面、光学表面以及微纳几何结构的测量。

碲基复合薄膜在纳米尺度下的电学特性研究

分别采用AFM和原子力/扫描探针显微镜(AFM/SPM)在纳米尺度下对碲基复合(Te/TeO2-SiO2)薄膜的表面电势、电容梯度等电学特性进行测量。测试结果表明控制电压为-0.8V,反应时间为200s条件下制备的碲基复合薄膜的表面电势差达到700mV,相对介电常数小于以硅为主要成分的衬底相对介电常数。利用光谱分析,碲基复合薄膜的禁带宽度约为3.14eV。

铜含量对Al-Zn-Mg-(Cu)合金晶间腐蚀和剥落腐蚀敏感性的影响

通过电化学试验和浸泡试验,使用电子背散射衍射、光学显微镜、扫描电镜和扫描透射电镜及扫描开尔文探针原子力显微镜,研究铜含量对Al-Zn-Mg-(Cu)合金晶间腐蚀和剥落腐蚀敏感性的影响。结果表明,铜含量从0增加至2.6%(质量分数),晶间腐蚀敏感性增高;而剥落腐蚀敏感性先增高后降低,铜含量为1%时的剥落腐蚀敏感性最高。随着Cu含量的增加,再结晶分数增加,再结晶晶粒的长宽比先减小后增大;晶界析出相与基体的伏打电势差提高,使晶界析出相更易被腐蚀。根据晶界析出相的形貌特征、晶粒组织和晶界析出相与基体的伏打电势差,对晶间腐蚀和剥落腐蚀的萌生和扩展进行讨论。