动态原子力显微镜悬臂高阶谐振相位特性研究

摘要

硅悬臂具有多阶谐振的特性,基于这一特性,提出了在动态原子力显微镜(AFM)中,利用硅悬臂高阶谐振相位特性进行三维扫描的方法,并对悬臂高阶相位特性进行了理论分析与实验验证。从理论上分析了AFM悬臂高阶谐振相位特性较其一阶谐振的相位特性有更高的灵敏度和空间分辨力,在自制动态AFM的基础上加入相位反馈模块进行了实验,实验测得悬臂一阶、二阶谐振的灵敏度分别为9.0和17.5 V/μm;垂直方向空间分辨力分别为0.56和0.29 nm,实验结果与理论分析一致。通过悬臂二阶谐振相位扫描得到了光栅的表面形貌,证明了利用悬臂高阶谐振相位特性进行扫描的可行性。