基于隧道效應的納米級振動檢測理論與技術的研究.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性是測試的兩個重要的指標。STM工作時隧道間隙在幾個納米左右，即使在使用隔振平臺的情況下，在測量過程中也會受到外界隨機振動的影響，且測量的重復性很低。因此，振動已經(jīng)成為提高納米測量精度的主要障礙之一。抗振、隔振、振動補償技術成為納米測量領域中的一大分支，特別是納米級振動測試技術的發(fā)展，對于納米學科的研究具有非常重要的意義。 振動對STM的測量結果影響很大

2、，說明STM對振動非常敏感，反過來思考，利用基于隧道效應的測量原理，可以對納米級振動進行檢測，并對STM振動引起的誤差進行補償。 本課題的研究內(nèi)容主要包括： 1.對納米級振動測量機理和方法進行初步的研究和探索，提出基于隧道效應的納米級振動檢測的方法。該方法可以實現(xiàn)STM工作狀態(tài)下進行在線的檢測，而且采用和STM相同的測量原理，可以實現(xiàn)對STM的全補償。 2.設計了采用雙平臺微動結構的納米級振動檢測實驗系統(tǒng)，兩個平

3、臺分別在橫向和縱向達到納米級的分辨率。這樣可以保證在隧道狀態(tài)下對納米級振動進行測量。系統(tǒng)具有穩(wěn)定，剛性好，符合阿貝誤差原理設計的特性。 3.設計了適用于隧道電流測量的檢測電路。設計了測頭結構，解決了檢測電路屏蔽和針尖固定的問題。進行了隧道電流的靜態(tài)、動態(tài)特性的測量試驗，并對靜態(tài)特性進行了標定，其分辨率可以達到1pA。 4.利用該實驗系統(tǒng)進行了納米級振動的檢測實驗，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