基于隧道效應(yīng)的納米級振動(dòng)檢測理論與技術(shù)的研究.pdf

1、掃描隧道顯微鏡(STM)是納米測量研究中最有利的工具之一，提高儀器精度和重復(fù)性是測試的兩個(gè)重要的指標(biāo)。STM工作時(shí)隧道間隙在幾個(gè)納米左右，即使在使用隔振平臺的情況下，在測量過程中也會(huì)受到外界隨機(jī)振動(dòng)的影響，且測量的重復(fù)性很低。因此，振動(dòng)已經(jīng)成為提高納米測量精度的主要障礙之一。抗振、隔振、振動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)成為納米測量領(lǐng)域中的一大分支，特別是納米級振動(dòng)測試技術(shù)的發(fā)展，對于納米學(xué)科的研究具有非常重要的意義。 振動(dòng)對STM的測量結(jié)果影響很大

2、，說明STM對振動(dòng)非常敏感，反過來思考，利用基于隧道效應(yīng)的測量原理，可以對納米級振動(dòng)進(jìn)行檢測，并對STM振動(dòng)引起的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。 本課題的研究內(nèi)容主要包括： 1.對納米級振動(dòng)測量機(jī)理和方法進(jìn)行初步的研究和探索，提出基于隧道效應(yīng)的納米級振動(dòng)檢測的方法。該方法可以實(shí)現(xiàn)STM工作狀態(tài)下進(jìn)行在線的檢測，而且采用和STM相同的測量原理，可以實(shí)現(xiàn)對STM的全補(bǔ)償。 2.設(shè)計(jì)了采用雙平臺微動(dòng)結(jié)構(gòu)的納米級振動(dòng)檢測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，兩個(gè)平

3、臺分別在橫向和縱向達(dá)到納米級的分辨率。這樣可以保證在隧道狀態(tài)下對納米級振動(dòng)進(jìn)行測量。系統(tǒng)具有穩(wěn)定，剛性好，符合阿貝誤差原理設(shè)計(jì)的特性。 3.設(shè)計(jì)了適用于隧道電流測量的檢測電路。設(shè)計(jì)了測頭結(jié)構(gòu)，解決了檢測電路屏蔽和針尖固定的問題。進(jìn)行了隧道電流的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性的測量試驗(yàn)，并對靜態(tài)特性進(jìn)行了標(biāo)定，其分辨率可以達(dá)到1pA。 4.利用該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了納米級振動(dòng)的檢測實(shí)驗(yàn)，得到不同頻率、不同振幅、不同激振信號情況下，系統(tǒng)對納米級振