扫描电化学池显微镜阿基米德螺旋快速扫描方法的研究

针对现有扫描电化学池显微镜(scanning electrochemical cell microscopy,SECCM)的扫描方法在扫描成像快速性上的不足,提出一种基于阿基米德螺旋线的新型SECCM快速扫描方法。传统跳跃扫描模式的跳跃高度是在没有先验知识的情况下靠人工经验设定的,为了避免碰撞其取值往往偏大,因此设置的扫描行程越长,消耗时间越久,速度慢、效率低。利用螺旋线轨迹预扫描快速获得待测平面的最高点,进而有效地降低了传统跳跃模式的跳跃行程,大幅提高了SECCM的扫描成像速度。此外,以螺旋线轨迹高速运动来检测最高点时,轨迹具有无冲击、因此样本运动过程无偏移,该扫描方法具有成像稳定性高的优点。通过带状金属表面成像实验表明,相对于传统跳跃扫描模式,阿基米德螺旋扫描方法在保证成像质量的同时扫描速度提高了约110%。可见提出的方法对提升SECCM扫描速度和成像质量有着重要的意义。

一种基于扫描探针的微纳结构原位在线读写方法

基于扫描探针的弯月形液滴限制电化学沉积方法(Meniscus confined electrochemical deposition,MCED)能够在微纳尺度进行结构制造和表面修饰,近年来受到了众多研究者的广泛关注。然而,在三维微纳结构制造(“写”)过程中,无法在线原位检测(“读”)加工结构形貌,导致其应用受到一定的限制。本研究对比分析了MCED微纳制造方法和扫描电化学池显微镜检测方法(Scanning electrochemical cell microscopy,SECCM)在系统物理配置和原理上的异同;提出SECCM交流调制模式对采用MCED方法制造的微纳结构进行在线原位成像,通过对比SECCM直流和交流模式的检测结果,发现交流模式能够有效克服直流模式对样本表面造成损伤的缺点,且抗干扰能力明显提高,成像图像的MSE降低了27.85%。对比扫描电子显微镜成像结果,验证了交流扫描模式能够较好的对样本进行在线原位成像,增加了MCED试验操作的在线可观测性和操作的准确性。因此,该方法使得在线MCED微纳操作可视、续接、定点修饰等功能成为可能,对扩宽MCED在微纳领域的应用具有重要意义。