工业型扫描探针显微系统样品快速定位方法

针对工业型扫描探针显微镜(SPM)在大尺寸晶圆样品检测中对扫描区域进行粗定位的需要,提出了一种基于数字图像处理的快速定位方法.该方法首先实现对样品表面的快速自动聚焦,之后利用图像匹配技术寻找样品表面的定位标记,最后通过坐标变换得到各待测区域在系统坐标系下的位置.根据晶圆样品表面的特征,在自动聚焦过程中选取Robert算子作为聚焦评价函数,并以变步长的爬坡策略搜索焦平面;在图像匹配过程中采用SURF算法提取图像上的标记特征,并利用双向匹配方式提高匹配准确性.实验表明,采用该方法实现粗定位耗时小于30s,定位误差小于5μm.

基于栅格节距中心峰值检测的扫描探针显微镜校准方法

为了解决扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscope,SPM)现有校准方法复杂程度高且存在局限性的问题,提出了一种基于二维标准微尺度正交栅格的SPM校准方法,通过对扫描获取的栅格图像进行互相关/卷积(Cross-correlation/Convolution,CC)滤波,实现对栅距中心坐标的峰值检测。校准的运动几何误差包括x轴和y轴位置偏差Δ_(x)和Δ_(y)、沿x轴和y轴扫描的直线度偏差δy和δx以及两轴之间的正交性偏差γ_(xy)。根据x轴和y轴扫描像素数、扫描范围、标准栅格计量检定节距平均值、栅距平均值计算得出校准因子C_(x)和C_(y)。采用标称节距为10μm的正交栅格样板对原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)进行校准实验,结果显示C_(x)和C_(y)分别为0.925和1.050,γ_(xy)为0.015°,该台AFM的校准扩展不确定度为0.33μm(k=2.56)。研究成果对于推动SPM校准标准文件的具体实施和执行具有积极意义,并为SPM仪器研制及性能评估提供了技术参考。

基于干式制冷的低温扫描探针显微镜研究进展

21世纪以来,扫描探针显微镜(scanning probe microscope,SPM)在微纳尺度形貌表征、物性测量及微纳加工等领域发挥着越来越重要的作用.为了使扫描探针显微镜获得更稳定的运行环境、更高的能量分辨率,人们研发了具备超高真空(ultra high vacuum,UHV)和低温(low temperature,LT)环境的SPM系统(UHV-LT-SPM).目前,大多数的UHV-LT-SPM系统通过向连续流式低温恒温器或低温杜瓦中输送液态氦-4(4He),使SPM的温度达到约4.2 K.然而由于4He元素在自然界中含量低且因需求日益增长,导致液氦价格急剧飙升,严重影响到了4He相关低温设备的正常运行.为应对上述问题,干式制冷技术成为新一代低温技术的发展方向.在此背景下,将干式制冷技术与扫描探针显微镜相结合,搭建干式低温扫描探针显微镜,成为了目前扫描探针仪器领域的研究重点之一.本文主要从扫描探针显微镜系统设计、降温设计、减振方法以及其设备性能等方面,介绍目前已经报道的几种干式LT-SPM系统.最后总结了干式LT-SPM系统目前所遇见的问题和挑战,探讨了该技术未来的发展方向.

扫描探针显微镜旋转样品台的开发及应用

使用扫描探针显微镜对各向异性材料进行面内方向表征测试时,需进行样品的原位旋转,但目前并没有成熟的解决方案。因此,基于扫描探针显微镜研发了一种多层结构的原位旋转样品台及定位方法。配合定位片完成1次定轴心操作后,更换新样品或改变同一样品测试位置,均无须再进行繁琐定位和调整,大幅度提高了测试效率。由于引入了定位片,定轴心操作无需对样品进行标记或专门寻找具有明显特征的特殊观测点作为参照,增强了样品的普适性。此外,使用该旋转台对PbTiO_(3)薄膜的面内、面外压电响应进行表征,并重构了其三维铁电畴,使电畴信息分析更为直观。

更正:基于干式制冷的低温扫描探针显微镜研究进展[物理学报2024,73(22):228701]

《物理学报》2024年第73卷第22期第228701页《基于干式制冷的低温扫描探针显微镜研究进展》一文,结合同行建议对下面3处内容进行修改,使表达更为准确.此文的电子版已做相应修改.1)第228702-2页右栏第2.1节标题“第1台干式低温扫描探针显微镜”更正为“单级减振型干式低温扫描探针显微镜”.2)第228702-2页右栏第2.1节第1段第1行,“2014年,Hackley等[17]研制了世界上第1套Dry-LT-STM系统”更正为“2014年,Hackley等[17]研制了单级减振型Dry-LT-STM系统”.3)第228702-10页右栏第2段第3行,“基于现有方案也无法进一步升级成获得亚K温区的系统”更正为“基于现有方案进一步升级成获得亚K温区的系统难度较大”.

石英音叉扫描探针显微镜

石英音叉是一种谐振频率稳定、品质因数高的时基器件,其音叉臂的谐振参数(谐振振幅和谐振频率)对微力极其敏感。利用石英音叉对外力的敏感性,与钨探针结合,构成一种新型的表面形貌扫描测头。该测头与xyz压电工作台结合,利用测头音叉臂谐振频率对扫描微力的敏感性,研制基于相位反馈控制的扫描探针显微镜。首先介绍石英音叉测头的构成、工作原理和特性测试,以及由该测头构建的扫描探针显微镜的结构和测试、分析。通过对测头和系统的测试结果分析,系统达到1.2 nm的垂直分辨率,并通过对一维栅的测量,给出扫描获得的试样表面微观形貌图以及相位图,证明系统的有效性。另外,由于采用大长径比的钨探针,该系统具有测量大深宽比微器件表面轮廓的能力。

基于互联网的扫描探针显微镜远程控制研究

在Internet信息传输的基础上 ,实现了数字化SPM的远程控制。用户首先在连接SPM的服务器上远程登陆 ,并取得不同的控制权。在得到主要操作人、协作者或旁观者的权力后 ,分别能远程直接控制SPM的全部参数、部分参数 ,或不能控制参数。

扫描探针显微镜下微纳结构深度测量的校准方法（英文）

扫描探针显微镜(SPM)是微纳结构三维测量中的一项重要技术。然而,在测量过程中台阶或沟槽样品的边缘附近会出现不准确的轮廓,这就造成了深度测量的精度损失。为了避免深度测量的精度损失,分别建立了机械探针和光学探针的两个分析模型,描述了不准确轮廓、样品深度和探针形状之间的耦合关系;在此基础上,提出了一种具有良好精度的深度测量标定方法。与现有的国际深度测量标准(W/3规则)进行比较,该方法提供了一个明确的边界来确定测量结果是否有效;此外,它还可以指导用户在执行测量之前选择适当的探针。

扫描探针显微镜的最新技术进展及应用

本文在讨论SPM基本原理和应用的基础上,详细介绍了近期SPM的最新技术进展和成像模式以及拓展的应用领域,使我们能对SPM有一个全新的认识和了解,以便把它们更好地应用到研究领域中。

扫描探针显微镜系列及其应用综述

扫描探针显微镜将人类带入原子世界,使人类不仅能够观察到物质表面原子的排布情况,而且能够按照人类的意图实现原子操纵.回顾了扫描探针显微镜的历史,介绍了目前国际上各种系列的扫描探针显微镜基本原理、主要特点、研究现状和最新应用情况,重点介绍了原子操纵和生命科学、信息科学领域的应用,提出了扫描探针显微镜目前的研究方向.

扫描探针显微镜培训与开放管理

从实验室扫描探针显微镜的平台管理模式、仪器介绍与运行情况分析出发,针对扫描探针显微镜培训人员的选拔、培训的时间安排、培训的基本内容、培训的方式方法、其他功能的培训方法等多个角度对扫描探针显微镜的培训与开放管理进行了全面的分析,提出了扫描探针显微镜培训的新方法与管理新理念,加深学生对扫描探针显微镜的理论认识,加强同学们的动手能力,提高仪器的使用效率。

扫描探针显微镜在胶原纤维精细结构研究中的应用

作为一种新型的微区分析仪器 ,扫描探针显微镜已迅速普及和应用到了各门学科 ,而在生物领域的应用则相对比较落后。本文简要介绍了扫描探针显微镜这一新型表面测试技术在猪皮胶原精细结构研究中的应用方法 。

扫描探针显微镜进行细胞扫描时探针对于细胞活性的影响

扫描探针显微镜 (scanningprobemicroscope ,SPM)是近几年发展很快的一种形貌表征仪器。它的一个突出优点是 ,可在溶液中以很高的分辨率对细胞活体进行观察。不同于光学显微镜 ,SPM是利用探针和样品之间的相互作用来扫描成像 ,探针对细胞有力的作用。这种作用力会在扫描过程中直接影响细胞的状态。为了研究SPM成像过程中探针作用力对于细胞的影响 ,我们用SPM的接触模式 (contactmode)和敲击模式 (tappingmode)对培养液中的生物活细胞进行了较长时间的扫描观察。结果显示 ,尽管接触模式SPM成像清楚 ,但长时间的扫描会造成细胞凋零 ;敲击模式SPM进行长时间扫描时也会造成细胞变形 。

数字扫描探针显微镜中的DSP技术

本文介绍了我们研制数字SPM仪器时在DSP芯片选型、SPMDSP插卡设计、开发工具、DSP软件及其基本算法方面的考虑和解决方案,并简介一种采用德州仪器公司TMS320C50DSP芯片设计的SPM仪器。该仪器已实现STM模式、接触AFM模式、非接触AFM模式,并具有和多种SPM头部接口的开放性结构。

用于扫描探针显微镜研究的原子级平整金基底的制备

报导了一种用于扫描深外显微镜（SPM）研究的原子级平整全基底的制备方法．采用这种方法，得到了25um2范围内，膜的平均粗糙度小平0.4nm的原子级平整基底，并且得到金以（111）面取向在云母表面沉积的实验证据，同时使用电化学循环伏安法和X光电子能谱对这种膜的自组装性能进行了考察．

用于扫描探针显微镜的复合型三维压电扫描器

三维压电陶瓷扫描器是扫描探针显微镜的关键部件。本文作者设计制作了一种复合型三维压电陶瓷扫描器，并对扫描器的性能进行了检测。当激励电压为±４００Ｖ时其扫描范围达到１３μｍ×１３μｍ。其ｘ，ｙ方向的非线性度小于０．３６％，ｚ方向的非线性度小于０．１４％。这种扫描器被用于扫描近场光学显微镜探测系统中。

激光扫描共聚焦显微镜荧光探针的选择和应用

激光扫描共聚焦显微镜是检测生物荧光信号的最新技术手段。不仅广泛用于荧光定性、定量测量，还可用于活细胞动态荧光监测、组织细胞断层扫描、三维图象重建、共聚焦图象分析、荧光光漂白恢复、激光显微切割手术等。本文拟就激光扫描共聚焦显微镜常用的检测内容及其相关荧光探针的选择和应用做一简单的介绍。

基于扫描探针显微镜(SPM)的高密度信息存储

随着信息技术的飞速发展,高密度信息存储的研究成为国际上备受关注的研究领域。扫描探针显微技术(SPM)通过改变材料的光、电、磁等局域特性可以实现纳米尺度的信息存储,成为提高信息存储密度的最有效手段之一。本文从信息存储材料和技术角度综述了基于SPM的高密度信息存储最近的研究进展,并讨论了其将来的研究与发展方向。

基于针式传感器的多功能扫描探针显微镜

为了克服传统的扫描探针显微镜 (SPM )在应用中的不足 ,采用微石英晶振来取代传统SPM的具有复杂结构的微悬臂和激光位移检测装置 ,使成本极大地下降 .通过对锯齿型光栅试件的检测 ,证明这种检测方法是可行的 .同时在微石英晶振前端安装不同种类的细针 ,可实现STM ,AFM ,MFM与EFM的测量 。

扫描探针显微镜的最新技术进展及应用

本文在讨论 ＳＰＭ基本原理和应用的基础上，详细介绍了近期 ＳＰＭ的最新技术进展和成像模式以及拓展的应用领域，使我们能对ＳＰＭ有一个全新的认识和了解，以便把它们更好地应用到研究领域中。