测量分散力的实验设置 通过粘附的悬臂方法测量分散力
Alexander V Postnikov1, Ilia V Uvarov1, Vitaly B Svetovoy2
1Valiev Institute of Physics and Technology, Yaroslavl Branch, Russian Academy of Sciences, Universitetskaya 21, Yaroslavl 150007, Russia.
The Review of scientific instruments
|December 11, 2023
概括
微/纳米电子机械设备中的分散力可以使用附着悬臂方法测量,克服拉入不稳定性. 这种技术准确地重建了光束形状,用于分析短距离的力量.
科学领域:
- 物理 物理学 物理
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 在微/纳米电子机械设备 (MEMS/NEMS) 中,分散力至关重要.
- 现有的短距离力 (<50 nm) 的测量方法面临着拉入不稳定性.
- 附着悬臂方法为在小距离测量力提供了一个稳定的替代方案.
研究的目的:
- 介绍一种仪器和数据处理方法,用于测量分散力和粘附能.
- 以高精度重建一个粘附的弹性束的形状.
- 为了使粗表面在未加载接触时之间的力测量.
主要方法:
- 使用了一个具有特定尺寸的附着吊顶 (12毫米长,200微米宽,10微米厚).
- 采用基于差异干扰对比的干扰度方法来测量形状.
- 开发了一个数据处理算法用于光束形状重建,精度为1nm,超过5000nm.
主要成果:
- 实现了对附着悬臂形状的准确重建.
- 在与分散力贡献 (30-100 nm) 相关的距离上证明了测量能力.
- 该仪器在0.1微米的扫描步骤下达到0.33nm的噪声水平.
结论:
- 开发的仪器和算法有效测量分散力和粘附能.
- 坚持的悬臂方法克服了用于短距离力测量的拉入不稳定性.
- 这种技术适用于分析粗表面之间的无负荷接触.
