导读:本文包含了扫描探针显微镜论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:探针,显微镜,测量,计量学,表面,电学,极性。
扫描探针显微镜论文文献综述
刘俭,谷康,李梦周,由小玉,刘辰光[1]（2019）在《扫描探针显微镜下微纳结构深度测量的校准方法（英文）》一文中研究指出扫描探针显微镜(SPM)是微纳结构叁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。(本文来源于《计量学报》期刊2019年04期）
葛宛兵[2]（2019）在《基于扫描探针显微镜的铁电畴壁动力学标度行为研究》一文中研究指出铁电材料内存在着按电畴分布的自发极化,相邻两个电畴之间是一层很薄的极化过渡区域,称为畴壁。畴壁只有几层原子厚度,对其更为细致的研究受到了表征技术的限制,目前还缺少对畴壁微观动态特性的研究手段。在本文中,我们尝试将表面生长的动态标度方法引入铁电畴壁的研究中,通过将铁电畴壁视作弹性界面,对此界面运动过程中形貌的演变进行宏观统计,来确定畴壁生长符合的普适模型,再将普适模型的特点代入到铁电材料体系中,帮助我们理解反转成核、畴壁扩张等微观过程。本文中我们研究了典型铁电材料铌酸锂和铁酸铋薄膜内电畴生长过程中畴壁形状的演变规律,主要内容有以下两个部分:一、基于扫描探针显微镜平台设计了一套控制和记录畴壁生长的方法,利用此方法观察畴壁的演变规律,然后利用标度方法分析畴壁生长的粗化过程。实验结果确定了畴壁生长的粗糙度指数α=1.48、生长指数β=0.37和动态指数z=4,指出此系统的生长服从于一维分子束外延模型,说明畴壁移动过程中的成核概率与畴壁形貌密切相关,成核中心更容易在负值曲率半径处形成;二、优化了低温压电力显微镜的成像效果,利用此平台研究了畴壁在外场作用下的运动速度与温度的依赖关系。实验结果说明针尖电场作用下的畴壁运动属于缺陷扰动下的蠕动运动,得到了290 K、40 K和10 K温度下此运动的激活场分别为2.30±0.05 MV/cm,2.80±0.05 MV/cm和4.70±0.10 MV/cm,进而验证了理论预期中蠕动运动对温度的强依赖特性,说明铁电极化反转过程中热扰动具有重要影响。(本文来源于《电子科技大学》期刊2019-04-01）
[3]（2019）在《光学-低温扫描探针显微镜超高真空联合系统自主研制获得成功》一文中研究指出中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心纳米物理与器件重点实验室高鸿钧研究组(N04组)多年来一直致力于扫描探针显微学及其在低维置子结构方面应用的研究,在前沿科学研究上取得了一系列重要成果。同时,他们也在相关高精尖仪器自主研制方面不断积累,奠定了扎实的基础。通过与物理(本文来源于《高科技与产业化》期刊2019年02期）
许可,邵永健,李鹏,裘晓辉[4]（2018）在《多探针扫描探针显微镜研究进展与应用》一文中研究指出扫描探针显微镜(SPM)是微纳尺度形貌表征、物性测量及微纳操作的重要工具之一.传统的SPM只有单一探针,功能单一,多探针扫描探针显微镜(MP-SPM)的出现拓展了SPM的应用.MP-SPM的多个探针可充当精确定位的测量电极,从而提供了一种无损探测样品微纳尺度电学输运性质的方法;也可相当于多只独立活动的"手",相互配合实现复杂的纳米操作;还可以探针成像,成像信息作为其他探针操作的先验/反馈信息,从而提高操作的效率及准确性.本文首先介绍了MP-SPM的基本仪器结构,多探针距离缩小及位置标定方法,以及使用多探针技术测量材料电阻率的原理,接着总结了近年来MP-SPM在样品微纳尺度电学输运性质测量、微纳操作、并行成像与操作以及新型力学性质测量等方面的应用,最后探讨了该技术的前沿发展以及面临的机遇与挑战.(本文来源于《科学通报》期刊2018年35期）
白江华,John,L,Freeouf,Andres,La,Rosa[5]（2018）在《一个由LabVIEW编写的扫描探针显微镜控制程序（英文）》一文中研究指出本文的主要目的是通过具体示例的详细讲解,来降低自制扫描探针显微镜的门槛。本文用简约易懂的LabVIEW编程实现了复杂的扫描探针显微镜的控制与图像处理的功能。本控制程序由叁大模块用顺序结构完成。它们分别是设备初始化模块、扫描控制与显像模块和设备安全关机模块。控制程序中最复杂、最关键的扫描控制与显像模块采用完全并行处理的方式实现。这种模块化设计,使主控程序简单明了;既方便修改又方便维护。并行处理模块主要有扫描区域调整与像素调整模块、Y方向扫描控制模块、X方向扫描控制与图像传输模块、扫描过程中参数再调整模块、扫描中断与紧急停机模块等组成。FPGA模块的主要功能是完成控制信号的输出与Z方向的实时反馈控制,在主控程序发出紧急停机命令时,FPGA模块将消除系统可能的振荡,把扫描探针恢复到初始位置以及关闭高压控制信号等等。文章最后,介绍了如何使用该控制器。杂乱无章、横七竖八的连线是LabVIEW编程中的最大的诟病。当程序复杂时,这一问题更加严重。本文向读者展示了用LabVIEW实现完全结构化与并行编程的方法;读者可以按照本文描述的编程技巧,用简单、易懂、易维护的模块化程序实现复杂的虚拟仪器应用。(本文来源于《Journal of Measurement Science and Instrumentation》期刊2018年03期）
吴泽宾[6]（2018）在《低温光学扫描探针显微镜系统研发及几种二维材料研究》一文中研究指出二维原子/分子晶体材料因独特的物理性质而受到广泛关注。由于分子束外延生长技术可以用来制备高质量的二维原子/分子晶体材料,而扫描探针显微学因其超高空间分辨率可以对材料的生长质量进行表征,同时还可以获得其电子结构等方面的信息,因此分子束外延生长与扫描探针显微学相结合是研究二维原子/分子晶体材料的理想组合之一。此外,对于具有新奇光学特性的二维原子/分子晶体材料的研究需要利用传统的光谱学探测技术,而光学耦合扫描探针显微镜系统可以满足这样的需求。本文围绕二维原子/分子晶体材料体系的研究开展了以下叁部分工作:低温光学扫描探针显微镜系统的研发、二维有机超分子晶体的制备、结构与物性,以及硅烯在二维原子晶体材料异质结中电子特性的第一性原理计算研究。一、低温光学扫描探针显微镜系统的研发:完成了低温光学扫描探针显微镜系统的整体设计,一台液氦低温恒温器的研制,新型扫描探针显微镜探头的研发,并完成了系统性能测试。该系统由扫描探针显微镜表征腔、分子束外延生长腔、样品预处理腔/准备腔和快速进样腔组成。扫描探针显微镜探头采用了潘式步进电机,并使用了一体式框架和模块化设计,具有结构紧凑、刚性高、组装测试方便、容易维护等优点。经过测试,该扫描探针显微镜探头可以在室温、液氮和液氦温度下稳定工作,并得到高质量原子分辨像。在低温下可以稳定地完成扫描隧道显微谱的获取。该系统和商用扫描探针显微镜系统相比,特别考虑了其光学兼容性。在扫描探针显微镜探头、低温冷室、扫描探针显微镜表征腔的设计中,针对光的引入和收集做了特殊的优化。本部分还详细介绍了一台自主研发的液氦低温恒温器。该低温恒温器液氦容积为3.7 L,液氮容积为16 L。借助低温恒温器,本系统中样品最低温度可低于5 K。测试结果显示:利用该低温恒温器,3.7 L液氦可以维持样品在液氦温度下不低于60 h。二、利用自行研制的低温光学扫描探针显微镜系统制备了二维有机超分子晶体并对其结构和物性进行了表征:利用自主研发的低温扫描探针显微镜系统,通过碲单质与酞菁铁分子共沉积,在Au(Ⅲ)表面上成功获得了以碲原子为媒介的二维超分子晶体材料,发现碲原子与酞菁铁分子处于同一平面。碲原子调制的二维酞菁铁分子晶体存在两种稳定的相:一种为酞菁铁分子阵列相,另一种为酞菁铁蜂窝结构相。以硒原子替换碲原子进行共沉积,发现与“碲/酞菁铁”不同,硒原子独自形成了一个单原子层,酞菁铁分子吸附在硒单层结构上。硒缓冲层可以有效地降低酞菁铁与基底之间的耦合,使得扫描探针显微镜能够清晰分辨酞菁铁的分子轨道。叁、利用第一性原理计算研究了硅烯/氮化硼异质结的电子特性:通过构建硅烯/氮化硼范德瓦尔斯异质结构,对硅烯在二维原子晶体材料异质结中的结构与电子特性进行了第一性原理计算研究,发现六方氮化硼由于其本身的化学惰性,可以将硅烯的狄拉克锥完整地保护在费米能级处。在氮化硼和硅烯组成的二维多层异质结和叁维超晶格中,发现由单层氮化硼间隔的相邻硅烯层之间存在耦合;通过增加硅烯层之间的氮化硼层数,可以有效地降低硅烯层之间的耦合;利用叁层氮化硼作为间隔层,就可以有效地减弱硅烯层之间的耦合作用。同时还发现在由硅烯和氮化硼组成的超晶格中,通过改变硅烯层间氮化硼的层数,可以实现硅烯能带结构中狄拉克点和狄拉克线之间的转变。本部分结果为实验上研究硅烯的光电特性奠定了理论基础。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》期刊2018-06-01）
范嘉文[7]（2018）在《扫描探针显微镜的先进控制技术研究》一文中研究指出随着科学技术的发展,科学家和工程师们对扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscope,SPM)的性能也提出越来越高的要求。扫描探针显微镜具有高精度成像、纳米操纵等功能,它已经广泛物理、化学、生物、医学等基础学科,以及材料、微电子等应用学科。如今SPM的工作速度已经成为SPM技术的瓶颈,由于传统的PID控制技术无法克服高速成像中的一些问题,当前高速SPM成像存在着明显的局限。同时,当前基于SPM的纳米加工技术也面临加工速度慢、加工质量难以控制的瓶颈,而且这些问题无法单纯通过硬件的提升加以解决。本文主要对扫描探针显微镜的控制技术展开研究和实验分析,针对其中的问题,例如控制器灵活性较差、控制参数调节较为繁琐、重复操作下跟踪精度不足等,研究了叁种控制方法并将其应用到了 SPM控制系统中,以改善上述问题。其主要研究内容如下:1.通过实验测试了 SPM系统的动态特性,验证了 SPM系统中存在控制问题,包括压电陶瓷管迟滞、振动、蠕变的非线性特性以及外部环境中存在的干扰信号。2.针对整数阶PID控制器对SPM系统的调节不够灵活、控制精度较低等问题,研究并设计了一种基于Oustaloup滤波算法的分数阶PID控制器。通过实验整定了该控制器的控制参数,并与整数阶PID控制器的控制效果进行对比,分析了分数阶PID控制器在SPM单方向轨迹跟踪、纳米刻画以及扫描成像方面的性能。3.针对PID控制器参数整定较为复杂以及控制过程中控制参数无法更改等问题,研究并设计了一种基于伸缩因子的变论域模糊自整定PID控制器。通过实验设计了合适的伸缩因子和论域范围,研究其在SPM单方向轨迹跟踪、纳米刻画以及扫描成像方面的性能表现,并与PID控制器的控制性能进行对比与分析。4.针对SPM系统在高速运动下控制精度较低等问题,研究并设计了一种不依赖于被控模型的迭代学习控制算法。对所设计的控制率进行了收敛性分析,通过与PID控制器的对比实验,研究其在SPM单方向轨迹跟踪、纳米刻画方面的性能表现。通过实验,可以看出所提出的的叁种控制器的控制精度从高到低分别是:迭代学习控制、分数阶PID控制、变论域模糊PID控制。同时,这叁种控制器与传统PID控制器相比都体现出了各自的优势与特点。(本文来源于《电子科技大学》期刊2018-04-11）
何月[8]（2018）在《氧化物表面电势的Kelvin扫描探针显微镜测量方法研究》一文中研究指出开尔文扫描探针显微镜(Kelvin probe force microscopy,KPFM)是目前表征纳米结构电学性质的最佳技术,它可以同时得到待测样品的微观表面形貌和表面电学性质的信息,并且不会对样品造成损害。KPFM已经被广泛被应用于金属与半导体材料表面的各种电学性质的测量,近年来,KPFM也进一步被应用到有机材料、生物材料、铁电材料等的电性能研究。但是,传统模式的KPFM测量方法依赖于外加直流反馈回路测量表面电势,因此又被称为闭环模式KPFM,外加直流电压会导致绝缘体样品发生表面电荷积累、半导体样品发生能带弯曲等,导致表面电势的测量结果不准确。因此,研究不需要直流反馈回路的KPFM测量手段具有重要意义。本文研究了一种不需要直流反馈回路的KPFM测量方法——双谐振模式KPFM,实验对双谐振模式KPFM测量方法进行了研究与优化,并且将该方法应用于绝缘体表面电荷密度的测量。通过系统的研究,主要获得以下结果:首先,本文研究了双谐振模式KPFM的测量条件。实验测量了不同针尖-样品距离下的探针的A_ω-V_(ac)曲线与A_(2ω)-V~2_(ac)曲线。结果表明,在该测量条件下,双谐振模式KPFM针尖-样品距离为100 nm时测量效果最佳。同时,实验利用参考样品的方法对双谐振模式KPFM的电势比例系数进行了标定,通过对电势比例系数的校正与验证,结果表明,该实验条件下电势比例系数的值为0.45。其次,本文利用单一变量法对双谐振模式KPFM的系统参数进行了优化。本文主要涉及的系统参数有频率、交流电压与时间常数,实验测量了不同系统参数下的双谐振模式KPFM信号图,通过分析对比表明,该实验条件下,频率为50 kHz、交流电压为2~4 V、时间常数为10 mV时双谐振模式KPFM测量效果最佳。第叁,对双谐振模式KPFM测量方法进行了验证。一方面,实验对双谐振模式KPFM的分辨率进行研究,表明双谐振模式KPFM测量方法的电势分辨率至少为50 mV。另一方面,实验通过改变待测样品上施加的电流、栅压等条件,对闭环模式KPFM与双谐振模式KPFM两种测量方法进行对比,数据表明,基于双谐振模式KPFM方法测量的接地电极电势稳定在0 V左右,而基于闭环模式KPFM方法测量的接地电极电势发生了明显的飘移,说明相较于闭环模式KPFM,双谐振模式KPFM的电势测量结果更稳定、更准确。最后,本文将双谐振模式KPFM应用于绝缘体表面电荷密度的测量。实验以离子溅射技术镀制Ta_2O_5/SiO_2膜系的反射镜薄膜为研究对象,以双谐振模式KPFM为测量手段,对反射镜薄膜在等离子环境中的表面电荷积累现象及其变化规律进行研究。结果表明,等离子处理会使反射镜薄膜表明带负电荷,并且随着等离子处理时间的增加最终达到饱和;同时,等离子强度越高反射镜薄膜表明电荷达到饱和所用时间最短,饱和后的表面电荷密度绝对值越大。本文通过对双谐振模式KPFM测量方法的研究,得到一种能够不依赖于外加直流反馈回路就能进行表面电势测量的KPFM方法,该方法测量精度更高、测量结果更准确,同时双谐振模式KPFM扩大了KPFM的使用范围,不光针对金属材料、半导体材料,双谐振模式KPFM对绝缘体材料、压敏材料等也同样适用,该方法甚至还能在液态环境下进行测量,这对于电介质材料的电学特性研究、电介质的改性以及电子器件的微型化研究等都具有非常重要的意义。(本文来源于《电子科技大学》期刊2018-03-30）
付琳清[9]（2018）在《基于扫描探针显微镜的微放电研究》一文中研究指出扫描探针显微镜通常用来对微纳米尺度样品的表面结构与性质进行表征,对形貌表征具有极高的空间分辨率,通过处理和分析微探针与样品之间的各种相互作用力,可以精确研究样品局部的电学、力学性质。微放电是一种将放电限制在有限空间内的气体放电,在大气压下当电极尺寸缩小到一定程度时,空气放电机理与长间隙空气放电有明显不同。利用扫描探针显微镜在大气压下进行微放电试验,不仅电极结构容易搭建,还可以实现对放电微区的形貌和性质改变进行原位表征,有利于进行微间隙空气放电机理的研究。经典放电理论能够对宏观放电现象进行较为准确的解释,并且可以对相应放电的应用提供理论支持,而通常用来解释小间隙、低气压下放电现象的汤逊放电理论不能合理解释介观尺度的空气放电现象。所以为了深入探究微小间隙空气放电特性和确定场致发射对微放电的作用和机理,为微放电等离子体的高效生产提供理论基础,基于手动精密位移台和扫描探针显微镜(Scanning probe microscope,SPM)构建能够实现微米、亚微米距离控制的针板电极结构,研究了两种电极结构在大气压下、施加直流电压时的微间隙放电现象及机理,并通过SPM实现了针板电极放电微区域的定位和原位形貌和电学性质表征。试验结果表明微间隙放电机理与长间隙有很大不同:间隙为15μm左右时针板电极可以在大气压下不需要低气压点燃放电以及冷却电极即可发生辉光放电,辉光区域形状与阴极电极形状一致且辉光放电对电极的损伤大于其他形式的放电;基于SPM的针板电极结构不发生辉光放电,阴极场致发射放电导致负极性击穿电压低于相同间隙正极性击穿电压。通过对击穿电压和预击穿电流的分析得出:负极性击穿电压不随间隙距离变化,呈现场致发射放电机制;间隙小于2μm后预击穿电流值变化趋势与Fowler-Nordheim公式描述的一致,同样可以证明场致发射是微间隙极不均匀电场发生放电的主导因素。SPM检测结果表明放电结束后扫描区域板电极功函数会发生改变。(本文来源于《哈尔滨理工大学》期刊2018-03-01）
白江华,Andres,La,Rosa[10]（2017）在《一个由步进电机驱动的3支点扫描探针显微镜基座（英文）》一文中研究指出设计了一个由3个步进电机驱动的扫描探针显微镜(Scanning probe microscope,SPM)基座。这个基座比普通的由一个电机驱动的基座要灵活,但基座的控制也相对复杂。基座的3个电动机由一个Arduino单片机来控制。在Arduino单片机里面还设计了一个状态机,通过这个状态机单片机与电脑上位机和一个射频遥控器进行通信。另外,本项目还用两个5状态LED来显示有限状态机(Finite state machine,FSM)的不同状态以及电动机和基座的运动状态。最后,通过测试和调试,本基座在Z方向上能实现700纳米的机械控制分辨率。(本文来源于《Journal of Measurement Science and Instrumentation》期刊2017年03期）
扫描探针显微镜论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
铁电材料内存在着按电畴分布的自发极化,相邻两个电畴之间是一层很薄的极化过渡区域,称为畴壁。畴壁只有几层原子厚度,对其更为细致的研究受到了表征技术的限制,目前还缺少对畴壁微观动态特性的研究手段。在本文中,我们尝试将表面生长的动态标度方法引入铁电畴壁的研究中,通过将铁电畴壁视作弹性界面,对此界面运动过程中形貌的演变进行宏观统计,来确定畴壁生长符合的普适模型,再将普适模型的特点代入到铁电材料体系中,帮助我们理解反转成核、畴壁扩张等微观过程。本文中我们研究了典型铁电材料铌酸锂和铁酸铋薄膜内电畴生长过程中畴壁形状的演变规律,主要内容有以下两个部分:一、基于扫描探针显微镜平台设计了一套控制和记录畴壁生长的方法,利用此方法观察畴壁的演变规律,然后利用标度方法分析畴壁生长的粗化过程。实验结果确定了畴壁生长的粗糙度指数α=1.48、生长指数β=0.37和动态指数z=4,指出此系统的生长服从于一维分子束外延模型,说明畴壁移动过程中的成核概率与畴壁形貌密切相关,成核中心更容易在负值曲率半径处形成;二、优化了低温压电力显微镜的成像效果,利用此平台研究了畴壁在外场作用下的运动速度与温度的依赖关系。实验结果说明针尖电场作用下的畴壁运动属于缺陷扰动下的蠕动运动,得到了290 K、40 K和10 K温度下此运动的激活场分别为2.30±0.05 MV/cm,2.80±0.05 MV/cm和4.70±0.10 MV/cm,进而验证了理论预期中蠕动运动对温度的强依赖特性,说明铁电极化反转过程中热扰动具有重要影响。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
扫描探针显微镜论文参考文献
[1].刘俭,谷康,李梦周,由小玉,刘辰光.扫描探针显微镜下微纳结构深度测量的校准方法（英文）[J].计量学报.2019
[2].葛宛兵.基于扫描探针显微镜的铁电畴壁动力学标度行为研究[D].电子科技大学.2019
[3]..光学-低温扫描探针显微镜超高真空联合系统自主研制获得成功[J].高科技与产业化.2019
[4].许可,邵永健,李鹏,裘晓辉.多探针扫描探针显微镜研究进展与应用[J].科学通报.2018
[5].白江华,John,L,Freeouf,Andres,La,Rosa.一个由LabVIEW编写的扫描探针显微镜控制程序（英文）[J].JournalofMeasurementScienceandInstrumentation.2018
[6].吴泽宾.低温光学扫描探针显微镜系统研发及几种二维材料研究[D].中国科学院大学(中国科学院物理研究所).2018
[7].范嘉文.扫描探针显微镜的先进控制技术研究[D].电子科技大学.2018
[8].何月.氧化物表面电势的Kelvin扫描探针显微镜测量方法研究[D].电子科技大学.2018
[9].付琳清.基于扫描探针显微镜的微放电研究[D].哈尔滨理工大学.2018
[10].白江华,Andres,La,Rosa.一个由步进电机驱动的3支点扫描探针显微镜基座（英文）[J].JournalofMeasurementScienceandInstrumentation.2017
论文知识图
