纳米尺度铁电畴的扫描力显微镜成像研究进展

扫描力显微镜(SFM)作为一种新型的超分辨率近场扫描探针显微仪器正日益受到各学科领域的高度重视.在铁电材料领域,SFM是开展纳米尺度铁电畴结构成像、纳米尺度畴结构控制及纳米尺度微区的铁电性、介电性、压电性等特性研究的潜在的强有力的研究工具.本文就纳米尺度铁电畴的扫描力显微镜的成像原理的研究进展作一综述.

采用计量型扫描力显微镜校准微纳米标准样板

为了建立质量保证体系,微米和纳米样板至今仍被广泛地应用于校准微纳米尺度的测量仪器中．介绍了应用由德国联邦物理研究所开发研究的、测量范围为25 mm×25 mm×5 mm的计量型扫描力显微镜(M-LRSFM)的校准方法．上述计量型扫描力显微镜配置有三个零拍的激光干涉仪,可分别测量沿x、y、z三条轴线方向的位移,因而其测量值可直接溯源于“米”定义．此种M-LRSFM能够校准横向的微纳尺度的结构尺寸,诸如阶梯高度、一维和二维光栅、镀层厚度、线宽、微纳尺度的表面粗糙度等．作为实例,介绍了一种横向样板的校准程序及获得的校准结果．研究表明这种方法适合于校验扫描电子显微镜(SEM)的放大倍率．

激光扫描力显微轮廓术的研究

本文论述了一种用于超高分辨率精密检测技术的激光扫描力显微镜（ＳＦＭ）。它是以一钨丝微探针作为力传感器，用双焦干涉仪作为光探针来检测样品扫描时微探针受力产生的偏摆。微探针以谐频振动，当样品与探针距离变化引起力梯度改变，谐频变化则振幅也随之变化。该振幅变化可由干涉光探针接收。光探针是一准共路干涉系统，可有效地抑制光程差的波动。而微探针采用谐振增强方式工作，来非接触地测试振幅变化进而得出样品表面微观轮廓。与接触模式工作的原子力显微镜相比扩大了测量范围。电子处理共模抑制系统可有效地抑制光强波动和降低系统电子噪声。对全息光栅及液晶等样品的实测结果表明仪器的横向分辨率为５ｕｍ，纵向分辨率为０．１ｎｍ。

扫描力显微镜中的点衍射干涉现象及其应用

本文论述了扫描力显微镜中的点衍射干涉现象，论证了硅微探针可以作为后向点衍射板并用于检测微探针变位的光学原理。根据这一原理设计了一种新型灵巧的扫描力显微镜，它具有更好的抗干扰能力，稳定优质的光电信号。理论分析及实测表明，该扫描力显微镜具有０．０１ｍｍ 的纵向分辩率、５ｎｍ 左右的横向分辨率。

利用扫描力显微镜测量表面静电势

该文叙述了利用扫描力显微镜测量表面静电势的工作原理,并给出了不同类型扫描静电势显微镜的框图,以及利用它得到的一些实验结果。

扫描力显微镜中的点衍射干涉现象及其应用

本文论述了扫描力显微镜中的点衍射干涉现象，论证了硅微探针可以作为后向点衍射板并用于检测微探针变位的光学原理。根据这一原理设计了一种新型灵巧的扫描力显微镜，它具有更好的抗干扰能力，稳定优质的光电信号。理论分析及实测表明，该扫描力显微镜具有０．０１ｎｍ的纵向分辨率、５ｎｍ左右的横向分辨率。

表面性质对扫描力显微术成像的影响

利用微接触印刷的方法制备了图形化的自组装膜。考察了膜的表面性质对接触式原子力显微镜（ＡＦＭ），摩擦力显微镜（ＦＦＭ）和剪切力显微镜（ＳＦＭ）的成像的影响。发现ＡＦＭ能反映样品的表面形貌，而ＦＦＭ和ＳＦＭ的成像受表面性质的影响较大，在表面性质差别很大的图形表面上会出现图像衬度与表面形貌反转的现象。

扫描力显微镜

本文在讨论SFM基本原理和针尖－样品相互作用基础上，详细介绍了近期SFM成像模式和技术的发展以及它们在表面研究中的应用。

使用扫描力显微镜测量表面电容

叙述了两种类型（接触模式和非接触模式）扫描电容显微镜的工作原理，并叙述了不同类型扫描电容显微镜的应用领域。接触模式扫描电容显微镜可以得到样品形貌像、电容像和载流子密度像，非接触模式扫描电容显微镜可以得到样品形貌像、电容梯义像和分布像。

扫描力显微镜

利用探针可研究材料表面的局域性质。对探针进行扫描同时进行精确的反馈控制就可获得材料表面性质的高分辨率图象,据此已发展起来了一系列新型的扫描探针型显微仪器。其中最具有代表性的就是扫描隧道显微镜(STM),它的出现对该领域的发展起到了极大的推动作用。扫描力显微镜(SFM)就是近年来在STM基础上发展起来的又一类新型扫描探针分析仪器。

扫描力显微镜(SFM)法表征电畴的研究进展

铁电体是一类重要的功能材料,电畴是其物理基础。综述了利用原子力显微镜(AFM)、压电力显微镜(PFM)、扫描非线性介电显微镜(SNDM)表征铁电材料中电畴的研究进展,指出了这几种方法的优、缺点,提出了研究中需要解决的问题。

一种用于扫描力显微镜的微型干涉光探针

论证了氮化硅三角形微探针可以作为一个后向点衍射板的光学原理，并根据这一原理设计了一种用于扫描力显微镜的微型干涉光探针，它利用微探针表面几何反射波与后向点衍射波之间的干涉来检测微探针的形变， 其纵向分辨率达到了０．０１ｎｍ 。

LiNbO_3铁电畴结构扫描力显微镜表征

为了分析评价铌酸锂(LiNbO3)单晶单畴化的效果,应用扫描力显微镜(SFM),对LiNbO3单晶片的电畴微观结构进行了分析表征。由于在压电力模式下,电畴的成像受到了样品本身结构的影响,畴图中出现的图像结构多与划痕相关。电畴的图像结构随着电压的加大越趋明显,可以断定,检测信号的确为样品本身压电响应。实验中对厚为1 mm的LiNbO3单晶加10 V直流偏压2 min,极化强度发生改变,但远没达到反转电压。这些对电畴结构的表征为表面加工工艺的改进提供了微观分析依据。

一种用于扫描力显微镜的微型干涉光探针

一种用于扫描力显微镜的微型干涉光探针卓永模牟旭东杨甬英（浙江大学光科系杭州３１００２８）本文论述一种微型干涉光探针，它可用于扫描力显微镜中探测微探针的纵向偏摆，进而精确测出样品表面三维超精细结构。论文从理论分析及实验研究中首次发现扫描力显微镜中的氮化...

扫描力显微镜图象中离子潜径迹的表现形式

用扫描力显微镜（ＳＦＭ）观测高能重离子轰击云母样品造成的潜径迹在不同的ＳＦＭ图象中的表现形式，并探讨了针尖在表面扫描时摩擦力对ＳＦＭ图象中离子潜径迹反差的影响。

扫描力显微镜中超微力的探测方法

本文介绍了近十年来，各国科学家在研究扫描力显微镜的过程中所采用的各种超微力（１０￣（－８）～１０￣（－１０）Ｎ）传感器的探测方法。评述了各种方法的灵敏度，抗振性，使用范围，操作方式和各自的优缺点。并对最近出现的几种新的探测方法作了说明。

含偶氮两亲分子自组装单层膜的扫描力显微镜和共聚焦拉曼光谱研究

两亲性分子在液 /固界面组装成二维有序的结构是目前超分子科学研究的热点。含有偶氮苯单链季铵盐化合物 4-[(4’ -十二烷氧基 )偶氮苯氧基 ]己基三乙基溴化铵 (简写为C12 AzoC6 N+)在水溶液中能聚集成胶束 ,当它自组织到新鲜的云母片上时 ,则形成二维有序的纳米尺寸的树枝状条带结构。为了进一步系统的研究该自组织树枝状条带结构单层膜的性质 ,本文利用扫描力显微镜 (SFM)研究了该化合物在大于其临界胶束浓度时在新鲜的云母片上自组织成树枝状条带结构的行为 ,并通过共聚焦拉曼光谱对该自组织树枝状条带结构单层膜进行了测试 ,指认了固体和自组织单层膜的拉曼位移。通过比较 ,我们进一步确认了在云母片上的自组织的二维有序的纳米尺寸树枝状条带单层膜的结构。这将为这种二维有序的纳米尺寸树枝状条带结构将来的应用奠定基础。

PZT铁电薄膜纳米尺度畴结构的扫描力显微术研究

利用扫描力显微术中压电响应模式原位研究了 (111)择优取向的PZT6 0 4 0铁电薄膜的纳米尺度畴结构及其极化反转行为 .铁电畴图像复杂的畴衬度与晶粒中的畴排列和晶粒的取向密切相关 .直接观察到极化反转期间所形成的小至 30nm宽的台阶结构 ,该台阶结构揭示了 (111)取向的PZT6 0 4 0铁电薄膜在极化反转期间其畴成核与生长机理主要表现为铁电畴的纵向生长机理 .

原子力显微镜探针耦合变形下的微观扫描力研究

原子力显微镜 (AFM)的微探针系统是典型的微机械构件 ,它在接触扫描过程处于耦合变形状态 .采用数值模拟方法探究恒力模式下探针耦合变形对微观扫描力信号、微观形貌信号的影响 .研究表明 ,AFM的恒力模式扫描中 ,法向扫描力并不是恒定大小 ,与轴向扫描力存在耦合作用 ,在粗糙峰峰值增加阶段 ,二力均增加 ;在粗糙峰峰值减小阶段 ,二力均减小 ;该耦合作用随形貌坡度、针尖长度等增加而加强 .微观形貌的测试信号和横向扫描侧向力信号受探针耦合变形影响较小 ,但侧向力与形貌斜率密切相关 ,且其极值点与形貌极值点存在位置偏差 。

扫描静电力显微镜及其电荷捕获/释放技术

介绍扫描静电力显微测量及用其实现电荷捕获释放的技术现状、发展动向 ,以及关键技术的一些最新成果。前者已被广泛应用于测量半导体表面电荷密度分布、表面电势以及铁电材料铁电体结构的研究中 ;后者可望用于研制速度和存贮容量都比现在提高成千上万倍的量子器件。最后 。