用于微观几何形状测量的扫描探针显微技术

８传感器技术（Ｊ。ｕｒｎａｌ【，ｆＴｒａｎ副ｕｃ叮陆ｈｎｃ山础）２００３年第２２卷第９期

用于微观几何形状测量的扫描探针显微技术

王晓东１，常城２，宋洪侠３

（１大连理工大学微系统研究中心，辽宁大连１１６０２４；

２哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨１５０∞ｌ；３大连理工大学机械工程学院，辽宁大连１１６０２４）

摘要：随着微技术的发展，对微观结构的精确测量变得越来越重要。对能够用于微观几何形状测量的

扫描探针显微技术——扫描隧道显微术（盯Ｍ）、扣描光学近场显微术（ｓＮｏＭ）和原子力显微术（ＡＦＭ）进

行了比较详细的分析和介绍。

关键词：扫描探针显微术；微观几何形状；传感器

中图分类号：ＴＰ２１２；ＴＨ盯４文献标识码：Ａ文章编号：１０００—９７８７（２００３）０９—０００８一０４

Ｓｃａｎｎｉｎｇｐｒｏｂｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙｆｏｒｍｉｃｒｏ－ｇｅｏｍｅｔｒｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ

ｗＡＮＧｘｌ静ｄｏｎ９１，ｃ卜ＩＡＮＧｃｈｅｎ９２，ＳＯＮＧ｝｛０ｎｇ．ｘｉａ３

（１．Ｒ嚣Ｃｅｎｔｅｒｆｏｌ‘Ｍｉｃｍｓｙｓｔ锄ｎｄｍ，Ｄａｌｉ粕ＵｎｉⅧ两ｔｙｏｆｌＫｈ∞ｌｏ酊，Ｉ）ａｌｉ蛐１１６０“，ｃｈｉｍ；

２．ｓｃｈｏｆＡｕｔ咖Ｕ蚰Ｅｒｌｇｉｎ．ＨａｒｍｎＥ唧Ｔ枷ＩＩｇＵｎｉ岫硝ｔｙ，Ｈ盯ｂｉｎ１５０∞ｌ，ＣｌＩｉｎａ；

３．ｓｃｌｌｏｆＭｅｃｌｌＥｎｇｉｎ．Ｄａｌｉ锄ＵⅡｉｖｅ倦ｉｌｙｏｆ瞰Ｉｌｌｌｏｌｏ酣，叫ｉ粕１１６０２４，ｃｈｉ呐）

Ａｂｓ岫ｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｄ州ｄｏｐｍｅｍｄ眦删ｔｅｃｈｌｏｋ）ｇｙ，ｔ｝把ｍｅａｓｕｒｅｍｅｍｏｆｔｈ８ｇｅ。ｍ唧ｄｍＩｃＨ埘Ｔｕｃｔｕｒ器ｗ；ｔｈ

ｈＬｇｈａｃｃＬｌｒａｃｙｂｅｃ。ｍ麟ｒｒ衄ｅ蛐ｄｒｎｏｒｅｉｍｐ。ｒｔａｎｔＳ０ｍｅ。ｆｔｋ【ｅｃｌｌｌｌｌｑｕｅｓｏｆ洲ｉ“ｇｐｍｂｅｍ；ⅢＨ∞ｐｙｗｈｉｃｈ

ａｒｅｕ剃ｆｏｒｍｉｃｒｏ－ｇｅ。ｍｅｔｒｙｍｅａｓｕｒ盯ｎ朗ｔａｒｅｓＬ｜ｒＩｍｌａ＾ｚｅｄａｎｄ蛳ａＩ”ｅｄ．１ｎｃｌＬ血。１９ｓｃａｌｌ血ｎｇｔｕｎｎｅｌｉｎｇ叫一

ｃｒｏｓｏ叩ｙ，５ｃａｎｎｉｎｇｎｅａｒ—ｎｄｄ０ｐｔｉｃａｌｍｉｃｒ。ｓ∞ｐｙａｎｄａｔｏｍｌｃｆｏｒｃｅ叫衄Ｈｃｏｐｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｃａｒｌｎｌｎｇｐｒｏｂｅ蚵ｃ１娜ｙ（ＳＰＭ）；ｍｉｃｎｇｅｏｒｎｅｔｒｙ；ｓｅ蝴

０引言

利用精密测量仪器和微操作机构，人类已经走进了微观世界，并不懈地进行微技术的研究和开发。微技术的发展使得产品微小型化并集成各种功能成为可能，与此同时，不断的微小型化，使得对微观结构的精确测量变得越来越重要。近ｌＯ年来，表面物理学的基础研究使得扫描探针显微技术（ＳＰＭ）得到发展，这种新型技术能够对微观几何形状及其它表面特性进行测量分析。扫描探针显微镜同光学和电子显微镜有着明显的区别，扫描探针显微镜使用很小的探针去“接触”被测量物体的表面，与物体表面极其接近，距离极小，具有原子量级的分辨力…。利用扫描探针显微技术可以在１５０～１５０“ｍ２的范围内，可获得原子量级的测量准确度。

扫描探针显微术是一类显微术的总称，具体包括。Ｐ几种或更多的具体技术，这些技术在概念和具体技术上以扫描隧道显微术（ｓｃａＩｌｎｉｎｇｔｕｎｎｅｌｉｎｇ

收稿日期：２００３一０３—２９ｍｉｃｍｓｃｏｐｙ，ＳＴＭ）为基础【“。本文将具体对扫描隧道显微术、扫描光学近场显微镜（ＳｃａｎｎＩｎｇｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｍｓｃｏｐｙ，ｓＮｏＭ）和原子力显微术（ａｔｏｍｉｃ如ｒｃｅｍｉｃｍｓ∞ｐｙ，ＡＦＭ）等三种扫描探针显微技术进行具体介绍和分析。

ｌ扫描隧道显微术（ｓ１Ｍ）

图１所示为扫描探针显微技术的基本原理【３Ｊ。

圈１扫描探针豆徽拉术的原理

ｎｇｌｓｃ｝娜＿¨ｃｍ雄册ｏｒ

ＳＰＭ

　万方数据