| 摘要 | 第1-5页 |
| ABSTRACT | 第5-12页 |
| 第一章 绪论 | 第12-28页 |
| §1.1 纳米技术的发展及应用 | 第12-15页 |
| §1.1.1 纳米技术及其分支学科 | 第12-13页 |
| §1.1.2 世界各国纳米技术的发展与应用状况 | 第13-15页 |
| §1.2 扫描探针显微镜技术简介 | 第15-21页 |
| §1.2.1 扫描隧道显微镜(STM)技术 | 第15-17页 |
| §1.2.2 原子力显微镜(AFM)技术的新发展 | 第17-20页 |
| §1.2.3 扫描探针显微镜(SPM)家族及其局限性 | 第20-21页 |
| §1.3 本文的主要研究内容及研究成果 | 第21-26页 |
| 参考文献 | 第26-28页 |
| 第二章 扫描探针显微镜技术与纳米计量技术的基础理论及方法 | 第28-56页 |
| §2.1 隧道效应与STM原理 | 第28-30页 |
| §2.1.1 隧道效应理论 | 第28页 |
| §2.1.2 STM的基本原理 | 第28-29页 |
| §2.1.3 STM系统及应用 | 第29-30页 |
| §2.2 AFM的原理与方法 | 第30-47页 |
| §2.2.1 原子力作用机理 | 第31-39页 |
| §2.2.2 微探针及微悬臂偏转量的检测方法 | 第39-40页 |
| §2.2.3 AFM的压电陶瓷扫描控制器 | 第40-45页 |
| §2.2.4 AFM仪器系统特点及局限性 | 第45-47页 |
| §2.3 计量型SPM与纳米计量技术 | 第47-53页 |
| §2.3.1 基于光学干涉法的计量型SPM | 第48-49页 |
| §2.3.2 双隧道单元扫描隧道显微镜(DTU-STM) | 第49-50页 |
| §2.3.3 基于SPM的其他纳米计量技术的发展 | 第50-53页 |
| 参考文献 | 第53-56页 |
| 第三章 双成像单元原子力显微镜(DIU-AFM)原理及新方法研究 | 第56-68页 |
| §3.1 纳米计量技术的特点和要求 | 第56页 |
| §3.2 DIU-AFM原理及其纳米计量方法 | 第56-59页 |
| §3.2.1 纳米计量的尺度标准 | 第56-58页 |
| §3.2.2 DIU-AFM原理 | 第58-59页 |
| §3.2.3 DIU-AFM的纳米计量方法研究 | 第59页 |
| §3.3 双成像单元的光束偏转检测法研究 | 第59-61页 |
| §3.3.1 光束偏转法的光路设计 | 第59-60页 |
| §3.3.2 光杠杆比的计算分析 | 第60-61页 |
| §3.4 DIU-AFM中工作模式的选择 | 第61-65页 |
| §3.5 基于DIU-AFM的大范围高分辨纳米计量方法研究 | 第65-67页 |
| 参考文献 | 第67-68页 |
| 第四章 DIU-AFM系统的研制 | 第68-92页 |
| §4.1 DIU-AFM系统总体设计 | 第68-69页 |
| §4.2 DIU-AFM的探头设计 | 第69-73页 |
| §4.2.1 参考单元与被测单元的Z向反馈控制器设计 | 第70-71页 |
| §4.2.2 压电陶瓷XY扫描器的研制 | 第71-72页 |
| §4.2.3 探针—样品间距的粗调与微调进给机构设计 | 第72-73页 |
| §4.3 基于光束偏转法的光电检测系统研究 | 第73-75页 |
| §4.3.1 总体光路设计 | 第73-74页 |
| §4.3.2 光电检测系统设计 | 第74-75页 |
| §4.4 控制电路系统设计与研制 | 第75-81页 |
| §4.4.1 PSD信号的前置放大电路 | 第75-77页 |
| §4.4.2 Z向PID反馈控制电路 | 第77-79页 |
| §4.4.3 XY扫描驱动电路 | 第79-80页 |
| §4.4.4 高压控制电路 | 第80-81页 |
| §4.5 计算机A／D&D／A控制接口 | 第81-82页 |
| §4.6 DIU-AFM的扫描检测与图像处理软件系统研制 | 第82-91页 |
| §4.6.1 扫描检测与控制软件及其功能拓展 | 第82-85页 |
| §4.6.2 图像的二维与三维显示 | 第85-86页 |
| §4.6.3 基于参考样品的被测样品尺寸的纳米计量软件功能 | 第86-88页 |
| §4.6.4 大扫描范围的纳米计量软件功能 | 第88-89页 |
| §4.6.5 图像处理的其他功能 | 第89-91页 |
| 参考文献 | 第91-92页 |
| 第五章 DIU-AFM系统的误差分析及性能优化 | 第92-109页 |
| §5.1 压电陶瓷非线性的校正 | 第92-98页 |
| §5.1.1 压电陶瓷的迟滞与非线性 | 第92-94页 |
| §5.1.2 压电陶瓷非线性的硬件校正方法研究 | 第94-95页 |
| §5.1.3 压电陶瓷非线性的软件校正方法研究 | 第95-98页 |
| §5.2 DIU-AFM的误差分析与消除方法研究 | 第98-108页 |
| §5.2.1 DIU-AFM系统中的余弦误差 | 第98-99页 |
| §5.2.2 压电陶瓷残余非线性的影响及解决方法 | 第99-100页 |
| §5.2.3 微探针轮廓的影响及解决方法 | 第100-103页 |
| §5.2.4 扫描速度的影响及优化方法 | 第103-108页 |
| 参考文献 | 第108-109页 |
| 第六章 基于DIU-AFM系统的纳米计量实验技术及应用研究 | 第109-128页 |
| §6.1 纳米计量的参考标准样品选择 | 第109-111页 |
| §6.1.1 纳米多孔氧化铝 | 第109-110页 |
| §6.1.2 纳米光栅与微米光栅 | 第110-111页 |
| §6.1.3 其他参考标准样品 | 第111页 |
| §6.2 基于DIU-AFM的纳米计量可行性实验研究 | 第111-116页 |
| §6.2.1 小尺度纳米计量的可行性实验 | 第112-113页 |
| §6.2.2 大尺度纳米计量的可行性实验 | 第113-116页 |
| §6.3 不同参考标样对不同被测材料的纳米计量应用研究 | 第116-121页 |
| §6.3.1 以多孔氧化铝为标样的纳米金膜的尺度计量 | 第116-117页 |
| §6.3.2 基于多孔氧化铝的纳米陶瓷结构及尺度测定 | 第117-118页 |
| §6.3.3 以2000线／mm光栅为标样的纳米氧化锌表面颗粒粒径的计量 | 第118-119页 |
| §6.3.4 以1000线／mm光栅为标样对光盘表面微纳米刻痕的线宽测定 | 第119-121页 |
| §6.4 DIU-AFM在大范围高分辨纳米计量中的应用 | 第121-127页 |
| §6.4.1 以光栅作为参考样品的一维大范围纳米计量 | 第121-123页 |
| §6.4.2 以多孔氧化铝作为参考样品的二维大范围纳米计量 | 第123-127页 |
| 参考文献 | 第127-128页 |
| 第七章 总结与展望 | 第128-131页 |
| 附录 | 第131-133页 |
| 附录A 攻读博士学位期间完成的论文情况 | 第131-132页 |
| 附录B 国家发明专利和实用新型专利 | 第132-133页 |
| 致谢 | 第133页 |
