原子力显微镜（afm）在光盘表面形貌检测中的应用

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1、原子力显微镜（AFM）在光盘表面形貌检测中的应用　　摘要利用原子力显微镜（AFM）对大小为0.5cm×0.5cm的光盘（CD-R及DVD-R）样品在10000nm2-15000nm2范围内样品表面形貌进行了扫描，采用Imager后处理软件对光盘表面形貌相关参数进行了分析。　　关键词AFM；光盘；凹坑　　一、引言　　光盘存储技术是20世纪70年代初开始发展起来的一项高新技术。光盘存储具有可随机存取、存储密度高、保存寿命长、容量大、稳定可靠等优点，现在已经成为重要的数据储存介质。为提高光盘容量、质量，需要进一步改善CD/DVD光盘表面的质量分析方法。AFM可

2、对CD/DVD表面进行直接三维测量，能够在纳米尺度上对CD/DVD光盘信息位的凸台和凹坑结构进行直接地观测和统计分析，进而可研究出影响其质量的直接原因。AFM具有可提供量化三维信息，对样品没有特殊要求和效率高等特点，是分析CD/DVD质量的主要工具。　　二、AFM工作原理3　　AFM利用微悬臂感受和放大悬臂上尖细探针与受测样品原子间作用力，从而达到检测的目的。将一微悬臂（对微弱力敏感）一端固定，另一端则有一微小针尖，而针尖与样品表面轻微接触，样品表面原子与针尖尖端原子间存在微弱排斥力，经扫描控制力的恒定，微悬臂（带有针尖）将会对应于样品表面原子和针尖间作

3、用力的等位面从而在垂直样品表面方向上运动起伏。通过光学或隧道电流的检测法，能够测出对应扫描各点的微悬臂的位置改变，从而可获得样品的表面形貌信息。　　三、结果与分析　　本实验利用的仪器是本原纳米仪器有限公司型号为CSPM-2000wet的原子力显微镜。实验采用大小为0.5cm×0.5cm的1块光盘（CD-R及DVD-R）作为样品，仪器调节完毕后对样品开始扫描。一般采用10000nm2-15000nm2范围内样品表面形貌的扫描视图。　　1.CD表面形貌分析　　图3、4分别是CD光盘表面形貌的灰度图及三维图。从图中可推算出CD的平均凹坑深度为196nm，道间距

4、为1700nm，所得结果与CD的基本参数大致符合。　　2.DVD表面形貌分析　　图5、6分别是DVD光盘表面形貌图及三维图。图7是DVD光盘表面形貌剖面图，采用Imager后处理软件进行处理，由图可推算出DVD的平均凹坑深度为180nm，道间距为900nm。由图可分析得，DVD的平均凹坑深度与CD接近，而道间距更小，表明DVD光盘的信息存储量明显高于CD光盘。此外，由于DVD采用了更短波长的激光以及先进的调制、编码技术，使得DVD的数据存储理是CD的7倍以上（目前常用单层DVD-R最多可保存4.7G数据，而CD-R只有0.68G）。　　四、结论3　　原子

5、力显微镜（AFM）可直接对CD/DVD光盘进行三维检测，并能形象直观地观测到CD/DVD光盘表面结构。它具有对样品无特殊要求、提供量化三维信息和分辨率高的特点，是分析CD/DVD光盘质量的重要工具。这种独特的优点使得AFM将在未来的数据分析处理中发挥重要作用。此外，AFM也集纳米加工和测量于一体，具有很好的监控和加工能力，这对未来研发更快的存储介质及海量存储系统等具有非常重要的意义。　　参考文献：　　[1]景蔚萱，蒋庄德.原子力显微镜（AFM）在光盘检测及其质量控制中的应用[J].光学精密工程，2003，11（4）：368-373　　[2]闫勇刚，马强，

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