大气环境非接触调频AFM检测与控制平台设计及测试

来源：电子测量技术杂志2021年第11期北京时间：

作者：许军，金晨，王旭东，秦丽，温焕飞，马宗敏

单位：1. 中北大学 电子测试技术重点实验室 太原 030051;2.中北大学 仪器与电子学院 太原 030051

摘要：为进一步提高大气环境调频非接触模式原子力显微镜（Frequency Modulated Non-Contact Atomic Force Microscope）样品表面形貌表征能力。本文基于大气环境光路调节系统设计了高精度驱动位移调节装置，采用多块堆叠的切向压电陶瓷实现了stick-slip高精度驱动方式，调节精度达到了2.6nm/V，其精度高于常规步进电机，使得悬臂反射率达到26%。基于该高精度位移调节装置设计，系统实现了谐振频率检测与反馈，其中共振频率f0=158.73 kHz，半高宽ω=373.2Hz，品质因数Q=564，系统最小检测灵敏度达到80mHz，系统电压噪声密度约为2.32，系统整体噪声为253.3 fm/√Hz。为表征样品形貌奠定了基础。

关键词：调频非接触模式原子力显微镜（FM-NC- AFM）;光路调节;粘滑驱动;高精度位移调节;谐振频率检测

基金资助：科技部国家重点研发计划项目（2018YFF01012502）、国家自然科学基金资助项目（61874100）、山西省重点研发计划项目（201803D421037）、山西“1331工程”重点学科建设（1331KSC）