表面化学分析 原子力显微术 用于纳米结构测量的原子力显微镜探针柄轮廓原位表征程序 征求意见稿.docx

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表面化学分析原子力显微术

用于纳米结构测量的原子力显微镜探针柄轮廓原位表征方法

1范围

本文件规定了用于表征AFM探针形状，特别是柄和近尖端轮廓的两种方法。这些方法通过将AFM探针尖轮廓投影到指定平面上，或者在确定的操作条件下将探针柄的特征投影到该平面上来实现。后一方法可以给出探针用于狭窄沟槽和类似轮廓结构的深度测量时的有效性。本文件适用于半径大于5u0的探针，其中u0是用于表征探针的参考样品脊形结构宽度的不确定度。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

ISO18115-2:2013表面化学分析词汇第2部分扫描探针显微术术语（Surfacechemicalanalysis—Vocabulary—Part2：Termsusedinscanning-probemicroscopy）

注：GB/T22461.2—2023表面化学分析词汇第2部分：扫描探针显微术术语（ISO18115-2：2013，MOD）

ISO/TS80004-4：2011纳米科技术语第4部分：纳米结构材料（Nanotechnologies—Vocabulary—Part4:Nanostructuredmaterials）

注：GB/T30544.4—2019纳米科技术语第4部分：纳米结构材料（ISO/TS80004-4：2011，IDT）

3术语和定义

ISO18115-2，ISO/TS80004-4界定的以及下列术语和定义适用于本文件。注：为方便起见，在此转述部分术语和定义。

3.1探针纵横比

探针某一位置处的轮廓长度与该位置处的轮廓宽度的比率。

3.2偏转灵敏度

在接触模式下，将AFM悬臂光学位移检测系统输出转换为探针尖位移的比例因子。

3.3误差信号

反馈控制系统信号，其幅值和正负用于校正控制和受控元件之间的位置和/或配准控制和受控元件。

3.4有效探针形状特征（EPSC）

给定探针的探针轮廓宽度和探针轮廓长度之间的关系，反映了真实探针形状的影响，所用AFM模式中反馈控制方法以及其它AFM成像方法投影到指定平面上造成的误差。

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注1：指定平面通常是x-z平面

3.5窄脊结构

具有窄小宽度的独立高平面，其任一侧均有较宽间隙。

3.6峰值力模式

AFM间歇接触模式，以远低探针共振频率的频率，使用设定的最大力进行测量或成像。

3.7探针尖端

探针最末端的结构，其尖端感测样品的表面[4]。

3.8探针轮廓宽度

在指定的探针轮廓长度处的探针的投影宽度，其可以是针对指定的方位角或投影平面获得的投影宽度。

注1：指定的投影平面通常是x-z平面

3.9探针轮廓长度

测量获得的从探针尖端沿系统z（垂直）轴到达探针轴指定位点的长度。

3.10探针形状特征（PSC）

给定探针投影在指定平面上的探针轮廓宽度和探针轮廓长度之间的关系。注1：指定的投影平面通常是x-z平面。

3.11投影探针轮廓（PPP）

测量得的投影到指定平面上的探针轮廓。注1：指定的投影平面通常是x-z平面

注2：图1a）示意性地展示了探针轮廓宽度w和长度l之间的关系，图1b）展示了纵横比a的定义。

图1本文件定义的投影在x-z平面上的探针轮廓宽度（w），和探针轮廓长度（l）

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4符号和缩略语

以下缩略语列表中，请注意缩写“AFM”中的“M”，这里定义为“显微术”的缩写，也用作“显微镜”的缩写，这取决于上下文。以下是缩略语。

AFM原子力显微术（atomicforcemicroscopy）

AM振幅调制（amplitudemodulation）

EPSC有效探针形状特征（effectiveprobeshapecharacteristic）

CRM认证参考物质（certifiedreferencematerial）

PID比例积分微分（控制器）（proportionalintegralderivative(controller)）

PSC探