——AFM中光干涉對(duì)測(cè)量結(jié)果影響探究ppt課件

1、AFM中光干涉對(duì)測(cè)量結(jié)果影響的探究中光干涉對(duì)測(cè)量結(jié)果影響的探究0530091賈曉明賈曉明AFM的基本原理的基本原理“干涉光產(chǎn)生機(jī)干涉光產(chǎn)生機(jī)理理實(shí)驗(yàn)圖像實(shí)驗(yàn)圖像1.1.光柵樣品除了凹坑，光柵樣品除了凹坑，平臺(tái)處高低大致相同，平臺(tái)處高低大致相同，差異是由差異是由AFMAFM測(cè)量過測(cè)量過程中造成的。程中造成的。2. 2. 通通過過AFMAFM測(cè)量出的結(jié)果，測(cè)量出的結(jié)果，平臺(tái)出現(xiàn)區(qū)域性高低平臺(tái)出現(xiàn)區(qū)域性高低差異，并且這種測(cè)量差異，并且這種測(cè)量結(jié)果的高低差異呈現(xiàn)結(jié)果的高低差異呈現(xiàn)規(guī)律性分布，并具有規(guī)律性分布，并具有統(tǒng)一的方向性。統(tǒng)一的方向性。3.3.測(cè)測(cè)量誤差分布的區(qū)域性量誤差分布的區(qū)域性說明造成造成

2、這種誤說明造成造成這種誤差的因素不是溫度，差的因素不是溫度，空氣濕度等對(duì)測(cè)量有空氣濕度等對(duì)測(cè)量有整體性影響的因素造整體性影響的因素造成的，而是另有其他成的，而是另有其他因素影響因素影響, ,即光干涉。即光干涉。 左邊是對(duì)應(yīng)右邊虛線位置針尖在掃描時(shí)記錄的左邊是對(duì)應(yīng)右邊虛線位置針尖在掃描時(shí)記錄的數(shù)據(jù)。可以看出針尖在掃描該位置時(shí)沒有出現(xiàn)數(shù)據(jù)。可以看出針尖在掃描該位置時(shí)沒有出現(xiàn)明顯的明顯的“突跳景象，也就是說上文提到的影突跳景象，也就是說上文提到的影響因素不可能是針尖響因素不可能是針尖“突跳突跳”。 論據(jù)論據(jù)1 1Z:2.82umZ:1.41umZ:0.704um以上三幅圖是掃描時(shí)以上三幅圖是掃描時(shí)Z

3、 Z軸不同量程對(duì)應(yīng)的圖像，軸不同量程對(duì)應(yīng)的圖像，從三幅圖對(duì)比可以看出減少從三幅圖對(duì)比可以看出減少Z Z軸量程會(huì)增大這種軸量程會(huì)增大這種影響，也就是說同樣情況下，微懸臂彎曲度增影響，也就是說同樣情況下，微懸臂彎曲度增大會(huì)加大這種影響。這與大會(huì)加大這種影響。這與“干涉光影響的特點(diǎn)干涉光影響的特點(diǎn)相契合，即懸臂彎曲度加大會(huì)增加光泄露，加相契合，即懸臂彎曲度加大會(huì)增加光泄露，加強(qiáng)干涉影響。強(qiáng)干涉影響。論據(jù)論據(jù)2 2論據(jù)論據(jù)3 3圖右邊是對(duì)應(yīng)左邊白線位置針尖記錄的數(shù)據(jù)。正如前面分析的圖右邊是對(duì)應(yīng)左邊白線位置針尖記錄的數(shù)據(jù)。正如前面分析的平臺(tái)高度應(yīng)該大致相同，而平臺(tái)高度應(yīng)該大致相同，而AFMAFM測(cè)量的誤

4、差卻使在白線位置上測(cè)量的誤差卻使在白線位置上各點(diǎn)的高度出現(xiàn)如右邊曲線顯示的分布。觀察一下右邊曲線雖各點(diǎn)的高度出現(xiàn)如右邊曲線顯示的分布。觀察一下右邊曲線雖然擬合之后是一個(gè)開口向下的拋物線，但原始數(shù)據(jù)顯示在然擬合之后是一個(gè)開口向下的拋物線，但原始數(shù)據(jù)顯示在30nm30nm和和60nm60nm高度出現(xiàn)兩個(gè)明顯的平臺(tái)，高度出現(xiàn)兩個(gè)明顯的平臺(tái)，30nm30nm和和60nm60nm正好是倍數(shù)關(guān)正好是倍數(shù)關(guān)系系 ，這又進(jìn)一步證明了光干涉現(xiàn)象的存在，上圖的曲線分布，這又進(jìn)一步證明了光干涉現(xiàn)象的存在，上圖的曲線分布正是光干涉導(dǎo)致信號(hào)區(qū)域性加強(qiáng)的結(jié)果。正是光干涉導(dǎo)致信號(hào)區(qū)域性加強(qiáng)的結(jié)果。干涉光如何閃干涉光如何閃A

5、FM的的“眼眼”干涉產(chǎn)生的影響是造干涉產(chǎn)生的影響是造成反饋信號(hào)區(qū)域性的成反饋信號(hào)區(qū)域性的加強(qiáng)，并且該區(qū)域呈加強(qiáng)，并且該區(qū)域呈同心圓形分布，如右同心圓形分布，如右圖所示，隨著針尖的圖所示，隨著針尖的掃描這些加強(qiáng)的信號(hào)掃描這些加強(qiáng)的信號(hào)不斷被記錄，最終導(dǎo)不斷被記錄，最終導(dǎo)致的結(jié)果就是掃描所致的結(jié)果就是掃描所得的數(shù)據(jù)信號(hào)區(qū)域性得的數(shù)據(jù)信號(hào)區(qū)域性的加強(qiáng)的加強(qiáng) 另一樣品：另一樣品：從圖中也可以看到明顯的光干涉造成的誤差影響。從圖中也可以看到明顯的光干涉造成的誤差影響。避免和減少光干涉誤差的建議避免和減少光干涉誤差的建議 ：1.1.正如上面提到的造成這種光干涉誤差的主要原因是微懸正如上面提到的造成這種光干

6、涉誤差的主要原因是微懸臂彎曲度過大產(chǎn)生了光泄露，所以解決這種誤差有效的方臂彎曲度過大產(chǎn)生了光泄露，所以解決這種誤差有效的方法是：調(diào)節(jié)接觸模式下針尖與樣品表面恒力的大小，在條法是：調(diào)節(jié)接觸模式下針尖與樣品表面恒力的大小，在條件允許的情況下盡量減小恒力的大小，避免微懸臂彎曲度件允許的情況下盡量減小恒力的大小，避免微懸臂彎曲度過大。過大。 2.2.通常情況下反射光路系統(tǒng)中激光照射的位通常情況下反射光路系統(tǒng)中激光照射的位置是盡量靠近有針尖的一端，這樣光路對(duì)微置是盡量靠近有針尖的一端，這樣光路對(duì)微弱彎曲反應(yīng)更為靈敏，但這個(gè)位置在微懸臂弱彎曲反應(yīng)更為靈敏，但這個(gè)位置在微懸臂同樣彎曲的情況下比遠(yuǎn)離的位置更易發(fā)生光同樣彎曲的情況下比遠(yuǎn)離的位置更易發(fā)生光泄露，所以在綜合考慮反射光路系統(tǒng)靈敏性泄露，所以在綜合考慮反射光路系統(tǒng)靈敏性和光干涉影響的情況下，可以適當(dāng)將反射點(diǎn)和光干涉影響的情況下，可以適當(dāng)將反射點(diǎn)位置向遠(yuǎn)離針尖的方向移動(dòng)。位置向遠(yuǎn)離針尖的方向移動(dòng)。 3.3.對(duì)于特定樣品可以用一些分析軟件中的功能達(dá)到修正誤對(duì)于特定樣品可以用一些分析軟件中的功能達(dá)