遼寧微電子納米力學(xué)測(cè)試

對(duì)納米元器件的電測(cè)量——電壓、電阻和電流——都帶來了一些特有的困難，而且本身容易產(chǎn)生誤差。研發(fā)涉及量子水平上的材料與元器件，這也給人們的電學(xué)測(cè)量工作帶來了種種限制。在任何測(cè)量中，靈敏度的理論極限是由電路中的電阻所產(chǎn)生的噪聲來決定的。電壓噪聲[1]與電阻的方根、帶寬和一定溫度成正比。高的源電阻限制了電壓測(cè)量的理論靈敏度[2]。雖然完全可能在源電阻抗為1W的情況下對(duì)1mV的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，但在一個(gè)太歐姆的信號(hào)源上測(cè)量同樣的1mV的信號(hào)是現(xiàn)實(shí)的。納米力學(xué)測(cè)試的發(fā)展促進(jìn)了納米材料及其應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展和創(chuàng)新。遼寧微電子納米力學(xué)測(cè)試

納米拉曼光譜法，納米拉曼光譜法是一種非常有用的測(cè)試方法，可以用來研究材料的力學(xué)性質(zhì)。該方法利用激光對(duì)材料進(jìn)行激發(fā)，通過測(cè)量材料產(chǎn)生的拉曼散射光譜來獲得材料的力學(xué)信息。納米拉曼光譜法可以提供關(guān)于材料中分子振動(dòng)的信息，從而揭示材料的化學(xué)成分和晶格結(jié)構(gòu)。利用納米拉曼光譜法可以研究材料的應(yīng)力分布、材料的強(qiáng)度以及材料在納米尺度下的變形行為等。納米拉曼光譜法具有非接觸、高靈敏度和高分辨率的特點(diǎn)，適用于研究納米尺度材料力學(xué)性質(zhì)的表征。遼寧微電子納米力學(xué)測(cè)試面向未來，納米力學(xué)測(cè)試將繼續(xù)拓展人類對(duì)微觀世界的認(rèn)知邊界。

將近場(chǎng)聲學(xué)和掃描探針顯微術(shù)相結(jié)合的掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)是近些年來發(fā)展的納米力學(xué)測(cè)試方法。掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)有多種應(yīng)用模式，如超聲力顯微術(shù)(ultrasonic force microscopy，UFM)、原子力聲學(xué)顯微術(shù)(atomic force acoustic microscopy，AFAM)、超聲原子力顯微術(shù)(ultrasonic atomic force microscopy，UAFM)，掃描聲學(xué)力顯微術(shù)(scanning acoustic force microscopy，SAFM)等。在以上幾種應(yīng)用模式中，以基于接觸共振檢測(cè)的AFAM 和UAFM 這兩種方法應(yīng)用較為普遍，有時(shí)也將它們統(tǒng)稱為接觸共振力顯微術(shù)(contact resonance force microscopy，CRFM)。

納米壓痕試驗(yàn)舉例，試驗(yàn)材料取單晶鋁，試驗(yàn)在美國(guó) MTS 公司生產(chǎn)的 Nano Indenter XP 型納米硬度儀以及美國(guó) Digital Instruments 公司生產(chǎn)的原子力顯微鏡 (AFM) 上進(jìn)行。首先將試樣放到納米硬度儀上進(jìn)行壓痕試驗(yàn)，根據(jù)設(shè)置的較大載荷或者壓痕深度的不同，試驗(yàn)時(shí)間從數(shù)十分鐘到若干小時(shí)不等，中間過程不需人工干預(yù)。試驗(yàn)結(jié)束后，納米壓痕儀自動(dòng)計(jì)算出試樣的納米硬度值和相關(guān)重要性能指標(biāo)。本試驗(yàn)中對(duì)單晶鋁(110) 面進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)置壓痕深度為1.5 μ m，共測(cè)量三點(diǎn)，較終結(jié)果取三點(diǎn)的平均值。通過納米力學(xué)測(cè)試，可以測(cè)量材料的硬度、彈性模量、粘附性等關(guān)鍵參數(shù)。

力—距離曲線測(cè)試分為準(zhǔn)靜態(tài)模式和動(dòng)態(tài)模式，實(shí)際應(yīng)用中采用較多的是準(zhǔn)靜態(tài)模式下的力-距離曲線測(cè)試。由力—距離曲線測(cè)試可以獲得樣品表面的力學(xué)性能及黏附的信息。利用接觸力學(xué)模型對(duì)力—距離曲線進(jìn)行擬合，可以獲得樣品表面的彈性模量。力—距離曲線測(cè)試與納米壓痕相比，可以施加更小的作用力(nN量級(jí))，較好地避免了對(duì)生物軟材料的損害，極大地降低了基底對(duì)薄膜力學(xué)性能測(cè)試的影響。力—距離曲線測(cè)試普遍應(yīng)用于聚合物材料和生物材料的納米力學(xué)性能測(cè)試，很多研究者利用此方法獲得了細(xì)胞的模量信息。力—距離曲線陣列測(cè)試可以獲得測(cè)試區(qū)域內(nèi)力學(xué)性能的分布，但是分辨率較低，且測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)。另外，力—距離曲線一般只對(duì)軟材料才比較有效。圖2 是通過力—距離曲線陣列測(cè)試獲得的細(xì)胞力學(xué)性能(模量) 的分布。利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，優(yōu)化納米力學(xué)測(cè)試結(jié)果分析，提升研究效率。湖北核工業(yè)納米力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室

納米力學(xué)測(cè)試可以幫助研究人員了解納米材料的變形和斷裂機(jī)制，為納米材料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供指導(dǎo)。遼寧微電子納米力學(xué)測(cè)試

SFM納米力學(xué)測(cè)試。在掃描隧道顯微鏡(STM)發(fā)明以后,基于STM,人們又陸續(xù)發(fā)展一系列相似的掃描成像顯微技術(shù),它們包括原子力顯微鏡(AFM)、摩擦力顯微鏡(FFM)、磁力顯微鏡、靜電力顯微等,統(tǒng)稱為掃描力顯微鏡(SFM)。由于這些掃描力顯微鏡成像的工作原理是基于探針與被測(cè)樣品之間的原子力、摩擦力、磁力或靜電力,因此,它們自然地成為測(cè)量探針與被測(cè)樣品之間微觀原子力、摩擦力、磁力或靜電力的有力工具。采用原子力顯微鏡對(duì)飽和鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白和脫鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白與轉(zhuǎn)鐵蛋白抗體之間的相互作用進(jìn)行研究通過原子力顯微鏡對(duì)分子間力的曲線進(jìn)行探測(cè),比較飽和鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白和脫鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白與抗體之間的作用力的差異。遼寧微電子納米力學(xué)測(cè)試