随着纳米科技的日益发展，纳米测量技术在纳米加工、纳米操控、纳米材料等领域的作用越来越重要。而纳米测量对精密制造技术也提出了更高的要求，这是因为计量测试精度越高，产品的性能就越好。同时，在长度测量领域，为了适应于纳米科技的发展，也需要开发有关纳米级精度的长度测量技术。因此在本章中，将简单介绍纳米级精度的定位和测量技术，并介绍两种纳米薄膜厚度测量仪器——台阶仪和椭圆偏振仪。......
2023-06-20
纳米尺度薄膜厚度测量的常用仪器——台阶仪
【摘要】：在上述薄膜厚度的测量方法中，用于纳米尺度薄膜厚度测量的主要有表面台阶仪法和椭圆偏振法。图2-2Nanosurf型台阶仪的实物图台阶仪又称接触式表面轮廓仪，是一种最常见的薄膜厚度和表面粗糙度的测量仪器。1936年，美国的E.J.Abbott成功研制了第一台车间用的测量材料表面台阶高度和表面粗糙度的轮廓仪。1940年，英国的Taylor Hobson公司研制成功了表面台阶测量仪Talysurf。到目前为止，轮廓仪仍是最常用、最可靠的表面台阶高度和表面粗糙度的测量仪器。
作为一类重要的纳米材料，二维薄膜纳米材料或纳米涂层材料得到了极快的发展和应用，如超高存储密度的纳米信息存储薄膜；磁化强度不同于常规材料的纳米磁性多层膜；半导体超晶格和量子阱多层膜等等。对于薄膜和涂层材料来说，一个重要的指标就是薄膜的厚度。目前已知的薄膜厚度测量方法有表面台阶仪法、称重法、石英振荡法、X射线小角散射法和显微镜法等非光学方法，以及椭圆偏振法、干涉法、分光光度法、光电极值法和比色法等光学方法。但当薄膜厚度减小到纳米尺度时，上述多种方法都会出现不同程度的局限性。一个显著的例子就是：当薄膜厚度减小到纳米尺度时，相同面积的薄膜质量会大大降低，采用称重法测量厚度时，称重时的微小误差就导致厚度的极大变化。所以，对于纳米级的薄膜材料，最直观的测量方法是采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对其截面进行观察，或用原子力显微镜测量薄膜材料在基底上的台阶高度，以得到精确的薄膜厚度。但利用各种显微镜测量膜厚时都需要费时、费力地制作截面或台阶的样品。而在实际的实验过程中，仍然需要采用便捷、快速的方法得到其厚度，以便调整制备工艺或参数。在上述薄膜厚度的测量方法中，用于纳米尺度薄膜厚度测量的主要有表面台阶仪法和椭圆偏振法。在以往的微电子技术领域，各种组分薄膜的厚度测量主要是利用台阶仪来实现的，该方法简单、快速、直接，所以在纳米薄膜材料中仍起至关重要的作用。
图2-2 Nanosurf型台阶仪的实物图
台阶仪又称接触式表面轮廓仪，是一种最常见的薄膜厚度和表面粗糙度的测量仪器。目前最常用的主要是英国Taylor Hobson公司的Talysurf和Nanosurf等系列台阶仪，台阶仪的实物（如图2-2所示）。1929年，德国的G.Schmaltz最先对表面微观不平整度的参数进行了定量测量，随后出现了一些基于机械和光学方法实现信号转换的表面特征记录仪器。1936年，美国的E.J.Abbott成功研制了第一台车间用的测量材料表面台阶高度（即样品厚度）和表面粗糙度的轮廓仪。1940年，英国的Taylor Hobson公司研制成功了表面台阶测量仪Talysurf。至此，轮廓仪进入了表面特征测量领域，并迅速占据了主要位置。到目前为止，轮廓仪仍是最常用、最可靠的表面台阶高度（即样品厚度）和表面粗糙度的测量仪器。
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2023-06-20
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2023-06-20
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2023-10-28
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2023-06-20
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