新型快速原子力显微镜的研制及应用

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1、⑧论文作者签名：醢幺．指导教师签名：荔继论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：答辩委员会主席：墨坐蕉』熬拯』逝洹太堂委员1：童渔至』塾拯』逝婆太堂委员2：韭奎地』熬援』浙江太堂委员3：途连垫』熬援』逝江太堂委员4：湛堡苤』熬拯』逝选太堂浙江大学研究生学位论文独创性声明I㈣嬲本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡

2、献均已．在论文中作了明确的说明并表示谢意。学雠文储张谍灸签字魄土。侔年三月学位论文版权使用授权书佯日本学位论文作者完全了解逝姿太堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘芏可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：环旋翩签名：为‘睃础导师签名：／与f础．乙签字日期：卫件年3月f牛目签字日期：加／悔多月l乒日浙江大学硕士论文致谢研究生近三年的时光如

3、白驹过隙，悄然而逝。在即将毕业之际不禁驻足回望，感慨良多。回想这两年多的学习、科研和生活，无论在学术研究能力亦或是为人处世方面，我都收获了很多，这些都离不开师长的辛勤培育，和同学、朋友、家人的全心支持。首先要对我的导师张冬仙教授表示衷心的感谢，本论文得以顺利完成与张老师的悉心指导和严格要求息息相关。在过去三年的学习生活中，我所取得的每一个进步都饱含着张老师的心血。在生活，她都给予了我许多关心与指导，帮助我积极自信的探索。此外，也感谢我的合作导师章海军教授，他在科研上的教导帮助我得到了很大的锻炼。从论文的选题、可行性方案的确

4、定、实验的开展，到论文的撰写，每一个环节都得到了导师耐心的指点。章老师广博的学识、严谨的治学态度和谦逊的处世作风，都深深影响着我。他严谨的科研方法使我受益匪浅，影响着我认真踏实的面对未来的人生道路。对两位老师给予我的辛勤栽培和谆谆教导，在此表示衷心的感谢。此外，还要感谢光电系叶辉教授提供的原子力显微镜的实验样品，叶辉教授的支持使得我的科研项目得以顺利进行。我要感谢伏霞、赵冬伟、侯海飞、支绍韬、王旭龙琦、桑青、李方浩、刘明月、王淑莹、史斌对我研究和学业上的诸多帮助。同时也感谢陈礼诚、孙理斌、胡晓琳、徐越、许睿、叶鸣、韩旭。从

5、你们身上我获得了很多鼓励和关怀，使我的生活变得丰富多彩。感谢两年九个月的研究生生活，这段记忆在我的人生中留下了非常重要的财富，教会我坚持、奋斗与珍惜。感谢我的家人，无论处于人生的何种境地与阶段，你们的爱一直陪伴着我成长，给予我生活中最灿烂的阳光，是我热爱生活、享受生活的力量源泉。感谢各位评审，同时也感谢一直以来陪伴我的朋友。陈欢2014年1月于浙大求是园浙江大学硕士论文摘要近年来，纳米科技一直是快速发展的前沿课题之一。原子力显微镜(AFM)因具有极高的分辨率，而且不受样品导电性的限制，而成为纳米科技领域的重要工具。传统AF

6、M的扫描速度慢，严重限制了AFM的应用范围。这主要是由于压电陶瓷扫描器的X、Y、z向之间存在交叉耦合，使得AFM在快速扫描中获得的图像扭曲失真。针对这种情况，本文在平板扫描器(XY和Z向分离，消除XY和Z向的交叉耦合)的基础上提出了一种基于梳状柔性结构扫描器的快速AFM系统，减小了X和Y向交叉耦合误差，提高了AFM系统在快速扫描下的成像性能。本文从多个方面对该快速AFM系统进行了详细的论述，包括理论方法、系统设计、性能分析和优化及实验应用，主要研究内容和工作如下：首先优化和发展了一种基于柔性结构扫描器的快速AFM的新方法。

7、该方法的优点是用柔性结构扫描器来扫描样品，在实现了XY扫描平面和Z向反馈分离的同时，也减小了x和Y向交叉耦合误差，从而在原理和设计方法上确保了原子力显微镜在快速扫描时能够得到理想图像。基于上述原理和方法，成功研制了新型快速AFM系统。首先，设计并研制了基于柔性结构扫描器的AFM探头，主要包括柔性结构扫描器，Z向反馈控制器。其次，研制了性能良好的Z向反馈控制电路，PSD前置放大电路，压电驱动电路。然后，设计研发了快速数据处理和成像的软硬件系统，采用快速及高精度的数据采集卡来完成样品形貌数据的读入和扫描控制信号的输出、转换，提

8、高数据处理速度。在软件方面，完成基于快速数据采集卡的程序接口移植，由于该卡提供了不同操作系统的驱动，从而确保了AFM系统在不同操作系统之间的可移植性，为AFM的进一步普及打下了良好的基础。对新型快速AFM系统进行了性能分析，并提出了相应的措施来改善系统性能。最后，进行了大量的实验测试工作。包括，对多孔氧