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多频率开尔文探针力显微镜的设计
  • ISSN号:1003-501X
  • 期刊名称:《光电工程》
  • 时间:0
  • 分类:TH742[机械工程—光学工程;机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]中山大学物理科学与工程技术学院,广州510275, [2]中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院,广东顺德528399
  • 相关基金:国家自然科学基金面上项目(61172027),广东省自然科学基金项目(14140500003);广东战略性新兴产业发展专项资金项目(2011168014);广东省产学研项目(2011A090200037)资助
中文摘要:

本文研究开尔文探针力显微镜(KPFM)中多频率方法的实现。KPFM中的多频率方法同时激发微悬臂探针的第一次和第二次的本征机械振动模式并分别用于样品形貌和表面电势成像。据此,本文设计了一种基于传统比例-积分控制器基本原理的模拟式反馈控制器,用以实现探针的调控。测试表明,该反馈控制器带宽可达约5 k Hz,并利用该反馈控制器研制出了多频率KPFM,其电势测量灵敏度优于5 m V。利用该多频率KPFM,对注入电荷后的介电薄膜样品进行测试,一次成像即可得到样品的形貌图及局域电势的二维分布图。该多频率KPFM技术可广泛应用于电子材料与器件的电特性表征。

英文摘要:

A realization of the multi-frequency technique for Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM) is studied. In the multi-frequency KPFM, the first eigenmode of the cantilever probe is used for topographic imaging, while the second one is resonantly excited for surface potential. Thus, an additional feedback is needed to adjust the probe automatically. An analog feedback controller with bandwidth of about 5 kHz is designed based on the principle of conventional Proportional-integral Controller (PIC). Employing the controller, a novel multi-frequency KPFM is developed, whose sensitivity for surface potential measurement is demonstrated to be better than 5 mV. Topography and surface potential distribution for a kind of dielectric film with the injection of charge are imaged with the multi-frequency KPFM, suggesting its application in the characterization of electrical material and devices.

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期刊信息
  • 《光电工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院光电技术研究所 中国光学学会
  • 主编:罗先刚
  • 地址:四川省成都市双流350信箱
  • 邮编:610209
  • 邮箱:oee@ioe.ac.cn
  • 电话:028-85100579
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-501X
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1346/O4
  • 邮发代号:62-296
  • 获奖情况:
  • 四川省第二次期刊质量考评自然科学期刊学术类质量...,四川省第二届优秀期刊评选科技类期刊三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:14003