电子测量与仪器学报2008年增刊-•种探测传感器式的扫描力显微镜的研制陈晓梅1马晓苏1朱振宇1杨德良2(1中国一航北京汝城计量测试技术研究所。北京100095)(2中科院化学所木原纳米仪器公司，北京100083)摘要：本文主要介绍了用了扌「I描力显微镜并带动探针运动的打描器的研制。利用该扌刁描器,研制了能安装在纳米测量机上作为探测传感器的上扫描力显微镜。扫描力显微镜与中科院化学所本原纳米仪器公司的扫描探针显微镜控制器联接进行实验测试，在23pmX23umX5岬的扫描范用对样品进行了扫描成像。经测试、分析和计算，在伞量程扫描范围内横向和纵向分辨力分別为0.35rim和0.lnm、在未有任何软件和硬件补偿的情况下横向满屋程扫描范围内精度为5%o关键宁：扫描力显微镜(SFM),纳米测量机(NMM),扫描器。中图分类号：TH742文献标识码；BDevelopmentofaSFMOfprobingsensorlook-alikeChenXiaomeilMaXiaosuoZhuZhenyulYangDelian/2(IChangcbengInstituteofMetrologyandMeasurement(CIMM).Beijing100095China)(2ChemistryImtituteofChineseAcademyScienee.Beijing100083China)Abstract：ThispapermainlyintroducesthedevelopmentofacantileverdrivingscMIler.BasedOilthis$calmeraup-scanningmodeofSFMhasbeendevelopedwhichwasoriginallyaimingatmountingonthetopofNMM舟占aprobing贸fflsor・SFMwasconnectedtoelectroniccontrolunitofCSPManano-instrumentofCBeingTMtOdoexperimentandtest.Asaresultjtsuccessfullyscannedandimagedthesamplewithin231unx23pmx5pmscanningrange.Tests,analysisandcalcuhtionsshowshhatitslateralandverticalresolutionsa佗O・25nmand0.Innrespectivelyonallaxesforall$c[Insizes,andlateralaccuracyis5%orlImeralaxesforalls啪sizeswithoutanysol睹wareandhardwarecorrect!onandcompensation.Keywords：Seanningforcemicroscope(SFM),NanomeasuringmachinemnD,Seanner纳米级探测传感器是纳米测量机(NMM)在lOOpmxIOOpmXSpm空间范周内实现分辨率0.lnm、测量不确定度为inm和25mmx25mmx5m的空间范围内实现分辨率为1.24nm＞测量不确定度小于10hm、量值可直接溯源到光波波氏的三维坐标测量的关键。其测最标准器其是以双纵模稳频激光器为光源的激光干涉仪。实现上述测量梢度需要传感器在布局上能在三个坐标方向消除Abbe误差，即三台纳米级微型平而镜干涉仪的测量轴正交于探测传感器的测虽点与被测对象的接触点。根据不同的测虽范围，探测传感器可以是扫描探针显微镜(SPM)、激光定焦显微镜(LFS)或其他探测类型传感器等。但纳米测量机零Abbei吴差点处有限的空问上只能安装结构上紧凑、看似探头式的传感器。为解决1001.unxIOOpmx51m范围内的标准台阶高度、标准沟槽深度和标准栅格样品等纳米实物尺寸标准的计量与校准问题需要在舸上的零Abbe误差点处安装359类似扌「1描探针类显微镜这样高分辨率的探测传感器，因此我们提出了研制外观和结构酷似传感器这样并能安装在纳米测量机上作为探测传感器的扫描力显微镜（S躅。扫描力显微镜系统由扫描力显微镜和控制系统组成。而扫描力就微镜由扫描器和悬臂梁探针弯曲探测系统等组成。其基本原理是：将一个对微弱力极敏感的100至U200微米长的微悬臂一端固定，另一白由端有-一个儿个微米长、直径小于lOnm的微小的针尖，针尖与样胡表而相对逼近吋，山于针尖尖端原子与样品表面原了间存在极微弱的原子间力，使得微悬臂先是由于吸引力向下弯曲后是排斥力向上弯曲。在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将沿针尖与样品表面原子间作用力做等位而运动。利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可获得样品表面形貌的信息。万方数据www.spm.com.c电了测量与仪器学报2008年增刊1扌「I描力显微镜打描方式的选择扫描力显微镜根据扫描实施的方式可分为图I和图2所示的扫描器带动扫描探针在被测样品上扫描（简称为上扫描），用以区别于图3所示的扫描器带动被测样晶扫描而扫描探针不动的扫描方式（简称为下扫描方式）。上扫描全足｝｛踪方式的扫描力显徼镜和下扫描方式的扫描力显微镜占地体积火，看起來像...