[發明專利]基于原子力顯微鏡的納米結構中納米間隙的精密測量方法

無效

• 申請號: 200810053708.8
• 申請日: 2008-06-30
• 公開（公告）號: CN101303221A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 栗大超;徐臨燕;傅星;胡小唐
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B7/14
• 分類號: G01B7/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 江鎮華

1.一種基于原子力顯微鏡的納米結構中納米間隙的精密測量方法，其特征在于，首先通過掃描測量被測樣品上表面中心區域，將針尖定位于被測樣品的中心作為待測點；然后利用原子力顯微鏡探針進行垂直力的加載/卸載，直至被測樣品的下表面與襯底發生接觸，即力曲線中出現轉折；在加載/卸載過程中實時記錄原子力顯微鏡的力曲線，獲得被測樣品下表面與襯底之間的納米間隙。

2.根據權利要求1所述的基于原子力顯微鏡的納米結構中納米間隙的精密測量方法，其特征在于，測量過程包括如下步驟：

(1)標定原子力顯微鏡微懸臂梁的靈敏度；

(2)將原子力顯微鏡的針尖定位于被測樣品上表面的幾何中心；

(3)力曲線模式下，設置原子力顯微鏡微懸臂梁偏轉電壓極限為一個較小值，得到一致力曲線；

(4)力曲線模式下，設置原子力顯微鏡微懸臂梁偏轉電壓極限為一個較大值，得到轉折力曲線；

(5)比較靈敏度力曲線、一致力曲線和轉折力曲線三者斜率關系，驗證轉折力曲線的轉折點前后是否分別為被測樣品的彈性變形狀態和被測樣品與襯底的接觸狀態；

(6)通過計算起始點和轉折點的相對坐標，提取出被測樣品下表面與襯底的距離，即待測納米結構中納米懸浮間隙的高度。

3.根據權利要求2所述的基于原子力顯微鏡的納米結構中納米間隙的精密測量方法，其特征在于，步驟(1)所述的標定原子力顯微鏡微懸臂梁的靈敏度，是在接觸模式下，在待測樣品表面作力曲線，保存力曲線數據，將該力曲線的斜率定義為原子力顯微鏡微懸臂梁的靈敏度S。

4.根據權利要求2所述的基于原子力顯微鏡的納米結構中納米間隙的精密測量方法，其特征在于，步驟(2)所述的將原子力顯微鏡的針尖定位于被測樣品上表面的幾何中心，是通過采用原子力顯微鏡輕敲模式掃描測量被測樣品表面中心區域來實現的。

5.根據權利要求2所述的基于原子力顯微鏡的納米結構中納米間隙的精密測量方法，其特征在于，步驟(3)和(4)所述的得到一致力曲線和得到轉折力曲線，是在力曲線模式下，通過實時記錄彎曲測量過程中原子力顯微鏡的力曲線來實現的。

6.根據權利要求2所述的基于原子力顯微鏡的納米結構中納米間隙的精密測量方法，其特征在于，所述的步驟(5)是由如下過程實現的：

1)利用最小二乘法擬合靈敏度力曲線，計算其斜率；

2)利用最小二乘法擬合一致力曲線，計算其斜率；

3)利用最小二乘法擬合轉折力曲線中轉折點前后的兩個直線段，分別計算其斜率；

4)將一致力曲線和靈敏度力曲線的斜率分別和轉折力曲線的兩個直線段的斜率比較。

7.根據權利要求1或2所述的基于原子力顯微鏡的納米結構中納米間隙的精密測量方法，其特征在于，還應用于對于被測樣品上表面和襯底之間距離在原子力顯微鏡Z軸測量范圍之內的微米結構，其下表面和襯底之間的微米或者納米懸浮間隙的精確測量。