一、利用光杠杆测量薄片的厚度(论文文献综述)
魏久焱[1](2020)在《原子力显微镜原子尺度三维力谱解算算法研究》文中认为原子力显微镜是扫描探针显微镜的重要组成部分,可以实现纳米甚至原子尺度量子材料表征以及原子操纵,是原子传感器、量子存储开发未来实现原子加工的关键技术之一,在表面表征领域有着举足轻重的地位。原子力显微镜是通过探针-样品原子间作用力实现样品表面形貌测量,并通过精确测量原子间作用力实现原子识别,进一步调控原子间作用力实现原子操纵,因此在原子力显微技术中原子间相互作用力的测量与控制是至关重要的。但由于实现原子分辨成像的原子力显微镜多工作在超高真空环境采用非接触工作模式,其探针作为微弱力检测元件无法直接测量得到探针-样品间作用力,需要进一步将测量得到的物理量转化为原子间作用力。本研究基于超高真空室温原子力显微镜非接触调频工作模式,建立了球锥探针模型,分析了探针-样品原子间作用力的组成,基于mathematica对频率偏移量实现窗函数滤波并运用长程力拟合与静电力补偿的方法,精确提取短程化学力。基于超高真空室温原子力显微镜测量系统运用Labview开发了原子间相互作用力解算软件,实现了单点原子力解算,进一步采用格点提取测量方法开发了二维及三维的原子力谱测量解算算法。采用UV-NC-AFM在Si(111)-7x7构造表面完成了二维、三维的原子力谱测量与解算,验证了原子力谱测量的准确性。由于在三维原子间作用力的测量过程中,测量点的数量直接决定了三维原子力谱的分辨率,但过多的测量点将会使测量时间极大的延长导致严重的温度偏移,因此采用了原子追踪偏移抑制技术,实现了热漂移补偿。最后将原子力谱解析与能量耗散测量方法应用于碱金属原子气室抗弛豫镀膜的表征,结果发现镀膜表面受粘滞效应导致的能量损耗与其厚度无关,与其镀膜均匀性密切相关。并且此方法可以定性对比抗弛豫镀膜的性能,为碱金属气室的镀膜表征提供了新思路。
王桐[2](2020)在《基于AFM的石墨烯表面粘滑纳米摩擦特性研究》文中研究说明石墨烯作为纳米量级的超薄二维材料,具有极高的面内强度以及优异的润滑性能,当石墨烯的厚度下降至一个原子层时,石墨烯表面仍然具有突出的低摩擦能力,是作为微/纳机电系统(M/NEMS)中超薄润滑薄膜的首选。M/NEMS在频繁启动、持续运转等不同的应用条件下,对润滑材料的要求也各不相同,因此需要对石墨烯表面的摩擦性能进行充分的研究。然而,石墨烯的表面摩擦如粘滑运动、瞬态摩擦增强等的研究仍有着很多的空白。基于以上原因,本文利用原子力显微镜(AFM)对石墨烯表面的摩擦特性进行了研究:首先,石墨烯表面的周期性摩擦增强现象主要是由针尖-石墨烯表面间的接触面积演化和接触质量演化耦合造成的,分析了粘滑周期内的褶皱变化和接触质量变化。基于FKT模型,建立了尖端在悬浮石墨烯上滑动的物理模型,将周期性作用势建立在尖端原子处,利用弹簧连接石墨烯原子,建立起系统摩擦增强的动力学方程。指出了横向力校准理论中的Ogletree法和Varenberg法在引入粘附力上的误区,确定Ogletree楔形法为纳米摩擦实验最优的横向力校准理论。利用机械剥离法制备出单层、少层的石墨烯,并以光学显微镜、拉曼光谱及AFM检测进行了精确表征。利用横向力显微镜(LFM)进行了石墨烯表面的纳米摩擦实验。随速度增加,平均摩擦力逐渐下降至趋于稳定,达到3层时,速度依赖性基本消失。粘滑摩擦力(摩擦振动)会随着层数增加而逐渐下降并在4层达到稳定,且不存在载荷依赖性关系。随着速度增加,粘滑摩擦力会小范围下降,然后会迅速增大,之后趋于稳定。随着探针速度的增加,摩擦增强强度会逐渐下降至稳定,饱和距离会逐渐增加至稳定。摩擦增强强度与载荷无关,但饱和距离会随着载荷增加而增加。随着石墨烯层数的增加,摩擦增强强度会迅速下降至接近于0,而饱和距离则与石墨烯的层数无关。探针扭转刚度对于基底-石墨烯-探针的摩擦系统有着显着影响。随着扭转刚度的增大,平均摩擦力会小范围的减小,速度依赖性会减弱。同时粘滑摩擦力会显着增加,并且随速度的变化更快,能在更小的速度达到稳定。随着扭转刚度的增大,摩擦增强强度明显变大,速度依赖性会变强。同时饱和距离会变小,饱和距离的速度依赖性会减弱。随载荷增加,高刚度探针的饱和距离增长速度小于低刚度的探针。利用静电力显微镜(EFM)检测了石墨烯孤岛摩擦前后的电场变化,并确定EFM可以作为石墨烯表面是否进行过摩擦的一种有效的检测方式。本论文利用AFM对石墨烯的表面摩擦特性进行了系统性的研究,为石墨烯作为超薄润滑薄膜的应用提供了理论支撑。
周重凯[3](2020)在《AFM微悬臂梁刚度标定关键技术研究》文中进行了进一步梳理原子力显微镜(Atomic force microscope,AFM)被广泛应用于微纳表面形貌测量、微纳操纵和制造研究,已成为探索微纳米研究领域中不可缺少的重要工具。近年来,利用AFM进行微小力测量逐渐成为其应用的重要研究热点之一。由于AFM微悬臂梁刚度在微纳米尺度力学测试中具有重要作用,其准确性直接影响力学测量结果的可靠性。因此,开展微悬臂梁刚度标定研究对促进AFM工程应用具有重要的理论价值和实际意义。针对微悬臂梁的结构特点,并结合AFM力学测量中的实际问题,研究了微悬臂梁刚度标定关键技术,建立了电磁驱动和平衡测量系统,根据零位测量方法,搭建了微悬臂梁刚度标定试验平台,实现了多种类型微悬臂梁的刚度标定。全文主要研究工作如下:为提高微悬臂梁刚度标定的准确性,提出了一种主动加载电磁力和位移的刚度标定新方法。设计了电磁驱动装置,综合考虑了结构参数、直流电流以及永磁体等因素对电磁力性能的影响规律,建立了电磁力理论模型,通过试验研究了直流电流与电磁力之间的转换规律,并验证了理论模型的正确性;同时采用微纳定位平台对微悬臂梁进行位移加载,结合零位测量方法,解决了刚度标定过程控制繁琐等问题。研究结果为微悬臂梁刚度标定提供了理论基础。为实现多种类型的微悬臂梁刚度标定,基于零位测量方法,设计了三种具有不同刚度的柔性悬臂梁平衡装置,通过该平衡装置可将微纳定位平台的输出位移转移到微悬臂梁上。运用柔度矩阵法、卡氏定理和弹性理论设计了单臂式、旋转对称式和螺旋式柔性悬臂梁,研究了关键尺寸参数对柔性悬臂梁刚度的影响规律,通过仿真分析和试验测试验证了柔性悬臂梁具有良好的静动态特性。研究结果完善了高精度微悬臂梁刚度标定系统,为刚度标定提供了硬件保障。为解决低刚度的微悬臂梁标定精度较低的问题,基于椭圆积分法和伪刚体法建立了零刚度平台的理论模型,设计了Scott-Russell位移放大机构和杠杆机构对平台的输出位移进行放大。通过仿真分析和试验测试研究了该平台的静动态特性,确定了平台的零刚度区间。采用PID闭环控制器减小了压电陶瓷的迟滞特性对运动精度的影响,提升了零刚度平台的运动精度。研究结果为低刚度微悬臂梁的刚度标定提供了硬件基础。基于所设计的三种柔性悬臂梁平衡装置和零刚度平台,分别搭建了微悬臂梁刚度标定系统,开展了多种类型的微悬臂梁刚度标定试验。研究了微悬臂梁安装倾斜角度对刚度标定结果的影响,并提出了校正方法。在此基础上,详细分析了各标定系统的不确定度,结果表明所开发的微悬臂梁刚度标定系统具有良好的稳定性和可靠性,能够有效地实现微悬臂梁刚度的精确标定。
史文博[4](2020)在《微纳双模检测加工模块的研制及实验研究》文中研究说明作为先进微纳米技术的基础,功能结构微尺度化在检测及加工方面提出了越来越严格的要求,包括复杂曲面成型及跨尺度周期性阵列加工等。尽管目前包括光学曝光、聚焦离子束加工等微纳米加工工艺发展成熟,但是借鉴宏观尺度机械加工优势,仍希望将高精度、高效率特性应用到微纳米领域,由此衍生出基于微尺度刀具的微机械检测加工技术。基于探针技术的原子力显微镜AFM广泛应用于材料微观形貌检测以及多形式材料去除加工,但存在鲁棒性低、加工尺度范围小等缺点,而基于AFM优化的微机械系统同样也存在刚度较高、载荷分辨率较差特性,因此本课题搭建了一套适用于μN级到m N级跨尺度载荷应用的微纳双模检测加工模块。课题研究主要工作内容如下:首先围绕微纳双模检测加工模块进行原理及力学模型研究,通过方案优化确定采用间接载荷测定方式,并利用静态接触和动态准接触两种工作模式实现法向力控制。针对模块核心零件柔性微梁采用了参数设计、有限元仿真及工艺优化,最终实现零件批量制备。基于紧凑设计目的完成了整机结构设计,选择合适型号传感器并使得装配后的结构满足其距离调整需求。最后将工作模块与控制器及多轴运动模块集成,完成了系统搭建。其次对于静态接触式系统进行了参数标定以及系统应用研究。利用力传感器对单臂及十字型柔性微梁实现了线性刚度标定;基于PID控制器完成了抗干扰闭环系统搭建,同时利用纳米压痕仪标定静态系统阈值载荷。将静态接触式系统应用于标准样板三维扫描成像,效果良好,同时完成了纳米压痕工艺研究,最后成功制备了具备良好光学衍射特性的光栅阵列微结构。最后对于动态准接触式系统围绕硬件、信号分析及结构展开研究。完成了激振压电陶瓷工作带宽内负载测试。对源信号进行数值滤波分析验证锁相输出可行性,并基于锁相放大器完成幅值线性输出优化。通过扫频实验及步进运动测试,对系统模态及法向分辨率进行标定。最终为了提升系统输出稳定性,基于有限元仿真分析对柔性微梁结构完成优化,结果表明异型结构设计在保证模态频率提升同时,兼顾了其弱法向刚度以及高平面方向刚度特性需求。
谭新峰,雒建斌[5](2020)在《润滑研究进展》文中研究说明过去20余年,薄膜润滑、纳米润滑、极端工况摩擦与润滑、生物润滑、绿色润滑、微量润滑等取得了重要进展。最近10余年,超滑、仿生润滑、智能润滑与监测,以及摩擦学测试技术和模拟仿真技术等研究飞速发展。微观研究已经成为润滑研究的主要手段,面向风力发电机、高铁、深空探测、深海探测、大飞机、超高速飞行器、新能源汽车等领域的润滑与密封和绿色近零排放润滑研究已经成为工业界关注的焦点。超滑作为润滑领域的新型颠覆性技术,逐步显示出其在工业生产和人类日常生活中的应用优势与勃勃发展生机。生物润滑包括人类器官中的摩擦与润滑和仿生学研究,在人类健康生活方面展示出重要作用。极端环境(高温、超低温、真空、高压等)摩擦与润滑,在卫星、火箭、舰艇、核电站及其他国防设施上用途广泛。而智能润滑等新兴领域发展,也将智能化应用到润滑领域,为设备的智能运行和制造提供了新的思路。在此,对润滑领域几个重要发展方向,如超滑、薄膜润滑、纳米润滑、极端工况摩擦与润滑、智能润滑、生物仿生学、绿色摩擦与润滑,以及摩擦学测试方法等方面进行回顾,介绍了国内外同行最新研究进展,并对未来进行了展望。
镐东越[6](2019)在《基于纳米切削方法的二维材料尺寸调控技术研究》文中认为自从2004年石墨烯于实验中第一次被发现以来,石墨烯、二硫化钼(Mo S2)、硒化锡(Sn Se)以及黑磷等二维材料受到了极大的关注。二维材料在单层或少层的情况下表现出了与其体材料完全不同而又极具研究前景的物理化学性质。二维纳米材料表现出的优异光电性质和直接带隙现象均受到原子层数和厚度的调控。目前制备二维材料的方法均无法精确获得指定层数的材料样品。本课题组此前提出了基于AFM的厚度可控逐层机械减薄黑磷的方法。在此基础上,本文对其他二维材料展开了AFM纳米切削机械加工的研究。论文完成的主要工作包括:1.较为系统的论述了典型二维材料的研究现状,二维材料制备方法的发展现状以及基于AFM的纳米操纵和黑磷减薄的研究现状。通过对二维材料不同制备方法优缺点的比对,确定了本文的研究路线。2.提出了基于天平的探针法向弹性常数针尖无损标定的方法,设计了探针标定时的施力结构。分析了探针反向及正向弯曲标定时的受力行为,给出了结果补偿系数。搭建了基于参考梁的探针横向弹性常数标定系统,设计了横向观测光路和探针夹持器。利用有限元方法分析了探针的纵向和横向变形行为,依据仿真结果对标定时的误差进行了分析。3.系统分析了不同二维材料的机械加工机理。搭建了AFM纳米切削的软硬件平台。探究了本征二维材料单点下压试验中AFM探针与材料表面的相互作用并得到了材料可被加工的下压力阈值;探究了对本征硒化锡单线切削时切削碎屑的特征,在实验中验证了二维材料的层状结构;探究了本征硒化锡的面加工工艺。4.研究了掺杂硒化锡的基于机械加工的尺寸调控效果。探究了单线切削试验中探针与材料表面的相互作用并得到了减薄掺杂硒化锡的下压力阈值;探究了切削速度和切削矢量间隔对面加工效果的影响;探究了切削碎屑的清除方法,对加工表面的碎屑进行了清除;利用纳米切削方法在材料表面加工出圆形、三角形和台阶。
吕泽奎[7](2019)在《基于组合靶标的几何误差测量技术研究》文中研究指明制造业是强国之基、富国之本,先进制造技术更是被作为前沿技术列入国家科技发展规划之中。在先进制造领域,利用多自由度误差检测和补偿技术来保持或提高大型精密设备的运行精度一直是学界的研究热点。近年来,基于光学自由曲面的导轨多自由度误差检测渐成流行趋势,但是这种检测系统仅仅适用于微小型多轴运动系统,对大量程的多轴运动系统如数控机床的几何误差检测则略显乏力。因此,有必要对其进行深入的研究和探索,以期寻找到更加合适的光学自由曲面面型和适合更大空间的直线轴运动误差检测方法。本文将旋转抛物面和平面相结合制成一种组合靶标,研究了单个组合靶标上的二维位移测量技术和基于组合靶标阵列的直线导轨平动几何误差的检测技术,主要完成了以下工作:1、研制出一种基于组合靶标阵列的位移测量系统,既能实现二维微小位移的线性测量,又能实现大量程二维位移的离散化精确测量,适用于一般直线运动导轨的平动几何误差测量。2、完成了测量系统的研制和改进。硬件部分一是优化了组合靶标的设计、加工、检测和仿真分析等研究工作,二是对光学角度传感器的光路结构进行了改进。软件部分利用Matlab软件对上位机接收到的光斑图像进行了图像处理和中心定位,所应用的中值滤波算法使得系统的稳定性得到提高。3、完成了单个组合靶标上的二维位移测量研究和基于组合靶标阵列的平动误差测量实验。利用单个组合靶标可以实现二维微小位移的线性测量,测量稳定性好(±0.05μm)、精度(±0.3μm)和重复性高(±0.18μm)。分析了测量系统中影响灵敏度和精度的相关因素并进行了实验验证,为后续的测量应用提供了理论支撑。针对组合靶标阵列存在的四自由度位姿差异,提出一种利用几何关系和角度信息的组合靶标阵列“分步标定法”并进行了实验验证。为扩大基于组合靶标的位移测量方法的量程,推导了基于组合靶标阵列的平动几何误差测量方法,并通过实验验证了测量系统的精度,包括定位误差(±2μm)和直线度误差(±1μm)。
毕懿卿[8](2019)在《二维SnSe2单晶薄片及其场效应晶体管的制备与电学性能研究》文中提出近年来,以石墨烯为首的二维层状材料因其独特的结构和优异的性能而受到广泛关注。作为二维材料的成员之一,二维Ⅳ-Ⅵ族化合物具有超薄的单层厚度、可调且多样的带隙和新颖的物理性质,同时其元素丰富、环境友好,在电子和光电器件方面应用前景巨大。SnSe2作为典型的Ⅳ-Ⅵ族化合物之一,是本论文的研究对象:本论文利用化学气相沉积(CVD)法成功合成SnSe2单晶薄片,并对其形貌结构、场效应特性以及退火特性进行了详细地研究和讨论。第一,利用CVD法在云母衬底上合成出了大面积分散分布着的SnSe2单晶薄片,对比研究了 Ar/H2比例和反应压强对SnSe2单晶薄片生长的影响,并借助光学显微镜、电子显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱仪等各种表征手段对其表面形貌、晶体结构和结晶质量进行详细的表征;第二,借助紫外光刻与电子束蒸发镀膜技术在沉积有300nm SiO2的p型单晶硅衬底上成功制备出了 SnSe2场效应晶体管,详细研究了 SnSe2单晶薄片的室温场效应特性,发现CVD法生长的SnSe2单晶薄片中空穴载流子占主导,首次在所制备的SnSe2FETs中实现室温关断,开关比和迁移率分别高达约105和40cm2/Vs,还讨论分析了 SnSe2 FETs可实现室温关断特性的物理原因;第三,研究了 Ar氛围下不同退火温度对SnSe2单晶薄片的表面形貌、晶体结构和结晶质量的影响,对比研究了 Ar氛围下不同退火温度对SnSe2 FETs的场效应特性的影响,发现350℃以下的退火可以使SnSe2 FETs的源漏电流减少2-10倍,开关比增加约一个数量级;而400℃的退火可以使SnSe2FETs由n型转变为P型。此外,我们还初步研究了氢气退火对SnSe2FETs的影响,发现源漏电流增大约一个数量级。
易康源[9](2019)在《二维磁性材料CuCrP2S6的拉曼特性》文中进行了进一步梳理低维度上的磁性存在着许多有趣的物理学性质,这些可能的新奇特性已在理论上被讨论了数十年。然而,长期以来,通过实验去验证这些理论所预测的性质是十分困难的,这是由于研究者一直无法获得稳定的低维体系材料。因此,在使用机械剥离的方法成功制备了单层石墨烯后,对各类可能具有磁性的低维维材料的研究得到了科研人员的大量关注。有研究表明,FePS3,Cr2GeTe6,CrI3,VSe2、Fe3GeTe2和CuCrP2S6中存在着磁序;在CuCrP2S6中,则由于铜阳离子产生的电偶极子排序而可能具有多铁性。这些新型的二维磁体可能用于电气控制和自旋电子器件中,并可能实现创纪录的隧穿磁电阻。本论文工作研究了不同厚度的二维CuCrP2S6材料的变温拉曼光谱,进而分析了厚度和温度等因素对CuCrP2S6二维材料结构的影响。本文主要内容如下:(1)CuCrP2S6的晶体结构及其在温度变化时的顺磁-反铁磁相变和顺电-反铁电相变。(2)利用化学气相传输法生长高质量的CuCrP2S6单晶,并使用X射线衍射法及能量色散光谱确定样品的成分及结晶质量。(3)通过机械剥离方法获得具有不同厚度的CuCrP2S6薄层样品,并利用光学衬度法和原子力显微镜测量样品厚度。(4)通过原子力显微镜及显微拉曼测量确认了少层CuCrP2S6样品在空气中不稳定。(5)测量不同厚度CuCrP2S6样品的变温拉曼光谱,确定薄层样品的结构相变温度。
李诚[10](2019)在《基于微悬臂梁阵列传感器的光响应检测系统设计》文中研究表明微悬臂梁是最简单的MEMS构件之一,目前微悬臂梁传感技术已经成为一种应用广泛、响应速度快、检测精度高的新型传感技术,综合了微机电系统(MEMS)、机械学、电学、光学以及力学等交叉学科,在生物工程、环境监测、微力测量和信息工程等领域的应用得到了拓展。本文以微机械技术为基础,参考现今国内外微悬臂梁技术研究现状,探究微悬臂梁传感的信号检测方式,对比多种数据读出方式,最终确定使用光杠杆检测法,用于实时监控微悬臂阵列的传感系统。文中采用循环方式实现对阵列微悬臂梁的扫描检测,对微悬臂梁静态工作模式进行研究。光学检测系统利用八个平面镜固定在八面体转动台上,通过电机的转动带动平面镜的转动。激光器发射的激光束照射到平面镜上,经平面镜反射至微悬臂梁尖端。驱动转动台的转动,使八只平面反射镜随着转动台的转动,逐一地处在激光光束的光路中,并在八只平面反射镜上逐一地形成不同位置上的八束反射光,对应地照射在微悬臂梁阵列中八根微悬臂梁的自由端,实现对微悬臂梁阵列的循环扫描。再通过激光束光斑在光电位置敏感探测器上的位移变化,将电信号转化成为位移信号,利用虚拟仪器编写程序对信号采集处理,完成对微悬臂梁阵列的在线测验。本文首先阐述了现如今国内外微悬臂梁传感技术发展现状,对微悬臂梁发展历史进行介绍,着重叙述了微悬臂梁的工作原理以及数据读出方式。将三种微悬臂梁阵列传感器实现方式进行对比,由于多激光检测增加设备成本,而面光源检测需要加厚微悬臂梁的尺寸,本文为保证光源输出信号稳定,利用改变平面镜的角度实现扫描检测微悬臂梁,避免激光器的移动产生误差,同时降低了成本,故而选择单激光逐点检测法作为本文的实现方式,用于实时监控微悬臂阵列。分析微悬臂梁两种工作模式的优劣,选定对微悬臂梁静态工作模式进行探讨。之后在实验室已经实现单根微悬臂梁检测系统的基础上,对循环扫描微悬臂梁阵列传感检测系统的实验方案加以研究,设计以平面镜反射光源照射微悬臂梁的光路系统,优化整体系统布局并且对系统中电机、夹持装置、转动平台等设备参数进行调整。本文使用LabVIEW图形化编程软件编写程序来完成微悬臂梁阵列传感检测系统中的数据采集和数据处理部分。利用LabVIEW中设置断点、显示数据及其通过程序的结果、单步执行等功能,对程序进行调试。搭建完成整体检测系统后,本文先利用微针头修饰装置对微悬臂梁修饰偶氮苯聚合物,对微悬臂梁传感系统循环扫描来测试系统稳定性,然后利用加热陶瓷片测试温度变化条件下微悬臂梁形变量,最后利用参考梁和修饰梁在紫外光照射下微悬臂梁弯曲情况。实验表明本文设计搭建的基于循环扫描方式的微悬臂梁阵列传感检测系统能够实现高灵敏度检测。图[65]表[1]参[64]
二、利用光杠杆测量薄片的厚度(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、利用光杠杆测量薄片的厚度(论文提纲范文)
(1)原子力显微镜原子尺度三维力谱解算算法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 原子力显微镜研究现状 |
1.2.2 原子力谱测量研究现状 |
1.3 主要研究内容与关键技术 |
第二章 原子力显微镜与原子力谱测量原理 |
2.1 AFM的概述 |
2.1.1 AFM的工作原理 |
2.1.2 AFM的工作模式 |
2.1.3 探针-样品间相互作用力 |
2.1.4 探针稳定起振的基本条件 |
2.2 频率偏移量提取与探针-样品间相互作用力的转换 |
2.3 原子追踪漂移抑制技术 |
2.4 本章小结 |
第三章 超高真空原子力显微镜装置 |
3.1 超高真空原子力显微镜系统 |
3.1.1 真空系统组成 |
3.1.2 真空泵组 |
3.2 原子力显微镜测量单元组成 |
3.2.1 AFM单元 |
3.2.2 样品扫描台 |
3.3 样品座与探针座 |
3.3.1 样品座 |
3.3.2 探针座 |
3.3.3 AFM探针 |
3.4 探针悬臂四象限光电检测回路 |
3.4.1 四象限光电探测理论 |
3.4.2 光杠杆位移检测装置系统组成 |
3.4.3 四象限光电探测系统 |
3.5 系统回路构成 |
3.6 本章小结 |
第四章 原子力谱提取算法实现与软件开发 |
4.1 单点探针-样品原子间作用力求解 |
4.1.1 频率偏移量与探针-样品间距曲线滤波 |
4.1.2 原子间相互作用力与势能导出 |
4.1.3 长程力拟合与短程化学力提取 |
4.2 原子力谱解算软件平台设计 |
4.2.1 软件系统架构设计 |
4.2.2 原子力谱解算模块设计 |
4.2.3 人机交互界面设计 |
4.3 本章小结 |
第五章 Si(111)7x7 表面力谱测量实验验证分析 |
5.1 Si(111)表面简介 |
5.1.1 Si的特点及其(111)-7x7 构造 |
5.1.2 Si(111)7x7的STM测量结果 |
5.2 实验准备 |
5.2.1 Si(111)表面洁净处理 |
5.2.2 Si(111)7x7 构造生成 |
5.2.3 Si基探针的处理 |
5.3 实验方法 |
5.4 原子间相互作用力的解算 |
5.5 基于碱金属抗弛豫镀膜原子力谱的应用 |
5.6 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 进一步工作建议 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所取得的研究成果 |
致谢 |
(2)基于AFM的石墨烯表面粘滑纳米摩擦特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 纳米摩擦理论模型 |
1.2.2 石墨烯表面摩擦的电子-声子耦合的能量耗散机制 |
1.2.3 石墨烯表面摩擦的粘着褶皱效应 |
1.2.4 石墨烯表面摩擦的接触质量演化效应 |
1.2.5 石墨烯表面的电场变化特性 |
1.3 国内外文献综述简析 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 石墨烯表面纳米摩擦理论模型及AFM横向力校准理论对比 |
2.1 引言 |
2.2 石墨烯表面纳米摩擦的基本概念及机理分析 |
2.2.1 石墨烯表面纳米摩擦的基本概念 |
2.2.2 石墨烯表面纳米摩擦机理分析 |
2.3 石墨烯表面纳米摩擦理论模型 |
2.3.1 石墨烯表面纳米摩擦模型的动力学方程建立 |
2.3.2 模型参数设置条件 |
2.4 AFM横向力校准理论对比及实验结果分析 |
2.4.1 AFM横向力校准理论对比分析 |
2.4.2 横向力校准实验结果分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 石墨烯样品的制备、表征及表面纳米摩擦特性检测 |
3.1 引言 |
3.2 单层、少层石墨烯样品的制备、表征 |
3.2.1 石墨烯样品的制备 |
3.2.2 石墨烯样品的表征 |
3.3 石墨烯表面摩擦稳态时的平均摩擦力检测及分析 |
3.4 石墨烯表面摩擦稳态时的粘滑摩擦力检测及分析 |
3.5 石墨烯表面瞬态摩擦增强特性检测及分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 探针刚度对石墨烯摩擦特性的影响及电场变化特性检测 |
4.1 引言 |
4.2 探针刚度对石墨烯表面稳态摩擦特性的影响 |
4.2.1 探针刚度对平均摩擦力的影响 |
4.2.2 探针刚度对粘滑摩擦力的影响 |
4.3 探针刚度对石墨烯表面瞬态摩擦增强特性的影响 |
4.3.1 探针刚度对摩擦增强强度的影响 |
4.3.2 探针刚度对饱和距离的影响 |
4.4 石墨烯表面的电场变化特性检测 |
4.4.1 石墨烯表面电场变化的层依赖性检测 |
4.4.2 石墨烯孤岛加工及纳米摩擦诱导的表面电场变化检测 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(3)AFM微悬臂梁刚度标定关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
字母注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 微悬臂梁刚度标定研究现状 |
1.2.1 理论建模法 |
1.2.2 动态测量法 |
1.2.3 静态测量法 |
1.3 相关研究存在的问题 |
1.4 论文的主要研究内容 |
第二章 微悬臂梁刚度标定系统设计 |
2.1 引言 |
2.2 微悬臂梁刚度标定系统概念设计 |
2.2.1 驱动系统设计 |
2.2.2 平衡系统设计 |
2.3 微悬臂梁刚度标定系统性能分析 |
2.3.1 运动系统 |
2.3.2 执行系统 |
2.3.3 检测系统 |
2.4 微悬臂梁刚度标定系统机械结构设计 |
2.4.1 基于柔性悬臂梁的刚度标定系统设计 |
2.4.2 柔性悬臂梁标定系统协同控制方法 |
2.4.3 基于零刚度平台的刚度标定系统设计 |
2.5 本章小结 |
第三章 微悬臂梁刚度标定系统建模 |
3.1 引言 |
3.2 电磁驱动系统设计 |
3.2.1 电磁驱动系统原理 |
3.2.2 机械结构设计 |
3.2.3 电流控制源设计 |
3.3 平衡系统理论建模 |
3.3.1 单臂式柔性悬臂梁建模 |
3.3.2 旋转对称式柔性悬臂梁建模 |
3.3.3 螺旋式柔性悬臂梁建模 |
3.3.4 零刚度平台系统建模 |
3.4 微悬臂夹持机构设计 |
3.5 本章小结 |
第四章 微悬臂梁刚度标定系统仿真分析 |
4.1 引言 |
4.2 单臂式柔性悬臂梁性能仿真分析 |
4.2.1 静态特性分析 |
4.2.2 模态分析 |
4.3 旋转对称式柔性悬臂梁性能仿真分析 |
4.3.1 静态特性分析 |
4.3.2 模态分析 |
4.4 螺旋式柔性悬臂梁性能仿真分析 |
4.4.1 静态特性分析 |
4.4.2 模态分析 |
4.5 零刚度平台性能仿真分析 |
4.5.1 零刚度区间仿真分析 |
4.5.2 模态分析 |
4.5.3 静力学分析 |
4.6 标定系统机械结构仿真分析 |
4.7 本章小结 |
第五章 微悬臂梁刚度标定系统样机研制与性能测试 |
5.1 引言 |
5.2 电磁力标定 |
5.3 柔性悬臂梁静动态特性测试 |
5.3.1 柔性悬臂梁刚度测量 |
5.3.2 柔性悬臂梁模态分析 |
5.4 零刚度平台系统搭建与性能测试 |
5.4.1 零刚度平台系统搭建 |
5.4.2 零刚度平台模态分析 |
5.4.3 闭环控制试验 |
5.4.4 零刚度平台输出位移测量 |
5.4.5 零刚度区间测量 |
5.5 本章小结 |
第六章 微悬臂梁刚度标定试验研究 |
6.1 引言 |
6.2 搭建基于柔性悬臂梁的刚度标定系统 |
6.2.1 单臂式柔性悬臂梁刚度标定系统 |
6.2.2 旋转对称式柔性悬臂梁刚度标定系统 |
6.2.3 螺旋式柔性悬臂梁刚度标定系统 |
6.3 搭建基于零刚度平台的刚度标定系统 |
6.4 微悬臂梁刚度标定系统不确定度分析 |
6.4.1 基于柔性悬臂梁的刚度标定系统不确定度分析 |
6.4.2 基于零刚度平台的刚度标定系统不确定度分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 本文创新点 |
7.3 工作展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(4)微纳双模检测加工模块的研制及实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 AFM微纳米检测及加工技术 |
1.2.1 AFM微纳米检测工作原理 |
1.2.2 AFM微机械加工应用及优化 |
1.3 基于恒定接触模式的静态微机械系统研究 |
1.3.1 基于宏二维悬臂梁形式的电容闭环微机械加工系统 |
1.3.2 基于MEMS技术的电容闭环微机械检测系统 |
1.4 基于振动接触模式的动态微机械系统研究 |
1.4.1 基于FTS的微纳检测加工系统 |
1.4.2 基于QTF的微纳检测系统 |
1.5 微纳检测加工系统研究现状总结 |
1.6 论文主要研究内容 |
第2章 微纳双模检测加工模块原理及搭建 |
2.1 引言 |
2.2 微纳系统优化设计分析 |
2.3 微纳双模检测加工模块原理 |
2.3.1 模块静态接触模式工作原理 |
2.3.2 模块动态准接触模式工作原理 |
2.3.3 柔性微梁两种模式下力学模型分析 |
2.4 微纳双模检测加工模块机械设计 |
2.4.1 柔性微梁设计与仿真 |
2.4.2 柔性微梁加工及性能检测 |
2.4.3 微纳双模检测加工模块整体设计 |
2.5 微纳双模检测加工模块系统搭建 |
2.5.1 系统多轴运动平台搭建 |
2.5.2 模块控制系统规划 |
2.6 本章小结 |
第3章 基于位移伺服的静态接触式系统研究 |
3.1 引言 |
3.2 微纳双模检测加工模块法向刚度标定 |
3.3 微纳双模检测加工模块法向分辨率标定 |
3.4 静态接触式系统闭环研究 |
3.4.1 基于PID闭环的控制系统搭建 |
3.4.2 闭环系统实际工作载荷标定 |
3.5 静态接触式系统微力应用 |
3.5.1 三维形貌扫描测试实验 |
3.5.2 纳米压痕工艺参数研究 |
3.5.3 纳米刻划加工及周期性结构阵列 |
3.6 本章小节 |
第4章 基于幅值伺服的动态准接触式系统研究 |
4.1 引言 |
4.2 微纳双模检测加工模块动态系统搭建 |
4.2.1 激振压电陶瓷工作带宽下负载测试 |
4.2.2 动态准接触式系统闭环搭建 |
4.3 源信号锁相及输出线性优化分析 |
4.3.1 信号锁相输出原理分析 |
4.3.2 信号锁相输出可行性及线性优化 |
4.4 动态准接触式系统参数标定 |
4.4.1 动态接触式系统模态标定 |
4.4.2 动态接触式系统法向分辨率标定 |
4.5 基于模态频率及静刚度的柔性微梁结构优化 |
4.5.1 柔性微梁悬臂个数优化影响 |
4.5.2 柔性微梁异型结构优化 |
4.6 本章小节 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
个人简历 |
(5)润滑研究进展(论文提纲范文)
0 引言 |
1 超滑 |
1.1 固体超滑 |
1.1.1 类金刚石膜超滑 |
1.1.2 二维材料超滑 |
1.1.2.1 纳米尺度超滑 |
1.1.2.2 大尺度超滑 |
1.1.2.3 二维材料润滑添加剂 |
1.2 液体超滑 |
2 薄膜润滑 |
3 纳米润滑 |
3.1 离子液体润滑 |
3.2 纳米添加剂 |
4 极端工况摩擦与润滑 |
5 智能润滑 |
6 其他润滑(生物仿生学、绿色摩擦与润滑) |
7 摩擦学测试方法 |
7.1 AFM摩擦因数高分辨率技术 |
7.2 双模态AFM探测表面摩擦能耗 |
7.3 振动调制摩擦 |
8 结论与展望 |
(6)基于纳米切削方法的二维材料尺寸调控技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.1.1 典型二维材料的结构和特性 |
1.1.2 二维材料的制备与尺寸调控方法 |
1.2 基于AFM的低维材料操纵技术 |
1.2.1 基于AFM的纳米操纵技术 |
1.2.2 基于AFM的黑磷烯原位减薄研究 |
1.3 本文工作思路 |
第2章 AFM探针弹性常数标定 |
2.1 探针弹性常数标定的意义及已有标定方法 |
2.2 基于超精密天平的探针标定技术 |
2.2.1 标定装置和原理 |
2.2.2 标定引起的针尖损伤效应 |
2.3 探针法向弹性常数的无损标定 |
2.3.1 探针反向弯曲标定方法 |
2.3.2 操作流程 |
2.3.3 标定结果及仿真分析 |
2.3.4 误差分析 |
2.4 探针横向弹性常数的标定 |
2.4.1 探针扭转标定方法 |
2.4.2 横向光学观察系统设计 |
2.4.3 操作流程 |
2.4.4 标定结果及仿真分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 基于AFM的二维材料尺寸调控平台搭建 |
3.1 AFM硬件平台 |
3.2 二维材料机械加工控制软件设计 |
3.2.1 GUI界面 |
3.2.2 DLL程序 |
3.3 针尖作用力的标定 |
3.3.1 法向灵敏度标定 |
3.3.2 横向灵敏度标定 |
3.3.3 切削力计算 |
3.4 本章小结 |
第4章 二维材料的机械加工机理 |
4.1 本征材料的机械加工机理 |
4.2 非本征材料的机械加工机理 |
4.2.1 掺杂的二维材料 |
4.2.2 氧化的二维材料 |
4.3 本章小结 |
第5章 二维材料尺寸调控切削实验及结果分析 |
5.1 实验材料准备 |
5.2 本征二维材料的加工 |
5.2.1 加工作用力阈值 |
5.2.2 面加工工艺 |
5.3 非本征二维材料的加工 |
5.3.1 加工作用力阈值 |
5.3.2 切削速度的影响 |
5.3.3 面加工工艺 |
5.3.4 平面及立体图形的加工 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结和展望 |
6.1 本论文工作总结 |
6.2 本论文的工作展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(7)基于组合靶标的几何误差测量技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 研究现状与趋势 |
1.3 主要研究内容 |
1.4 本章小结 |
第2章 位移测量模型 |
2.1 组合靶标的选型 |
2.1.1 双正弦靶标 |
2.1.2 旋转抛物面靶标 |
2.2 角度测量原理 |
2.2.1 光学内反射法 |
2.2.2 光学自准直法 |
2.3 位移测量数学模型 |
2.3.1 位移测量原理 |
2.3.2 组合靶标转动影响 |
2.3.3 提高位移分辨率 |
2.4 位移测量方案比较 |
2.4.1 直角棱镜反射式 |
2.4.2 旋转抛物面反射式 |
2.5 测量系统光路结构 |
2.6 本章总结 |
第3章 测量系统的研制 |
3.1 组合靶标的加工检测 |
3.1.1 组合靶标的设计 |
3.1.2 组合靶标表面粗糙度检测 |
3.1.3 组合靶标的面型检测 |
3.1.4 组合靶标的有限元仿真 |
3.2 角度传感器的选型 |
3.2.1 光源的选择 |
3.2.2 光电探测器 |
3.2.3 偏振分光棱镜和λ/4波片 |
3.2.4 孔径光阑 |
3.2.5 其他元器件 |
3.3 光斑图像处理及定位 |
3.3.1 光斑图像预处理 |
3.3.2 光斑中心定位 |
3.3.3 光斑中心稳定性提高 |
3.4 测量系统软硬件 |
3.5 本章小结 |
第4章 测量系统实验 |
4.1 单个组合靶标实验 |
4.1.1 稳定性实验 |
4.1.2 单个靶标测量实验 |
4.1.3 测量系统分析 |
4.2 组合靶标阵列标定 |
4.2.1 组合靶标阵列 |
4.2.2 组合靶标阵列标定方案 |
4.2.3 组合靶标阵列标定结果 |
4.3 几何误差测量实验 |
4.3.1 定位误差测量研究 |
4.3.2 直线度误差测量研究 |
4.4 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(8)二维SnSe2单晶薄片及其场效应晶体管的制备与电学性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 半导体器件的基本概念 |
1.2 二维材料的结构与特性 |
1.3 二维材料的研究进展 |
1.4 论文的选题依据与研究内容 |
2 二维SnSe_2单晶薄片的生长与表征 |
2.1 实验细节 |
2.2 SnSe_2单晶薄片的形貌 |
2.3 SnSe_2单晶薄片的微结构 |
2.4 SnSe_2单晶薄片的拉曼光谱 |
2.5 本章小结 |
3 二维SnSe_2场效应晶体管的室温特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验细节 |
3.3 实验结果及其分析 |
3.4 本章小结 |
4 二维SnSe_2单晶薄片及其场效应管的退火特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验细节 |
4.3 退火温度对SnSe_2单晶薄片的影响 |
4.4 退火温度对SnSe_2 FETs的影响 |
4.5 H_2退火对SnSe_2 FETs的影响 |
4.6 本章小结 |
5 总结与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间主要的研究成果 |
(9)二维磁性材料CuCrP2S6的拉曼特性(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 层状半导体材料 |
1.2.1 石墨烯 |
1.2.2 六方氮化硼 |
1.2.3 黑磷 |
1.2.4 过渡金属硫族化合物 |
1.3 二维磁性半导体 |
1.3.1 过渡金属卤化物 |
1.3.2 铬锗碲,铬硅碲及铬锡碲 |
1.3.3 金属硫代/硒代磷酸盐 |
1.4 本论文的主要内容 |
第2章 二维材料CuCrP_2S_6 的制备及表征 |
2.1 多铁性材料 |
2.2 CuCrP_2S_6 的结构与性质 |
2.3 CuCrP_2S_6 单晶的制备 |
2.4 机械剥离法获得薄层样品 |
2.5 样品厚度的确定 |
2.6 样品磁化率的测量 |
第3章 低温测试系统及拉曼光路 |
3.1 低温系统 |
3.2 拉曼光谱原理及光路 |
第4章 二维材料CuCrP_2S_6 的拉曼特性 |
4.1 CuCrP_2S_6 稳定性的拉曼表征 |
4.2 激发光波长为488 nm时的CuCrP_2S_6 拉曼光谱 |
4.3 激发光波长为633 nm时的CuCrP_2S_6 拉曼光谱 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(10)基于微悬臂梁阵列传感器的光响应检测系统设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 传感器概述 |
1.1.2 MEMS技术概述 |
1.2 微悬臂梁传感器研究进展 |
1.2.1 微悬臂梁传感器发展历史 |
1.2.2 微悬臂梁传感器的应用 |
1.3 微悬臂梁传感技术 |
1.3.1 微悬臂梁传感器的工作模式 |
1.3.2 微悬臂梁传感器数据读出方式 |
1.4 微悬臂梁阵列传感器实现方式研究进展 |
1.4.1 多激光检测法 |
1.4.2 单激光逐点检测法 |
1.4.3 面光源检测法 |
1.5 微悬臂梁修饰方法研究现状 |
1.6 本文主要内容 |
2 微悬臂梁阵列系统设计及参数优化 |
2.1 系统结构设计原理 |
2.2 系统设计的参数优化 |
2.2.1 激光器选型 |
2.2.2 夹持装置设计 |
2.2.3 电机选型 |
2.2.4 转动台设计 |
2.3 显微放大技术 |
2.4 光电位置敏感探测器工作特性的研究 |
2.4.1 信号预处理电路设计 |
2.5 本章小结 |
3 微悬臂梁传感系统数据采集技术的研究 |
3.1 数据采集卡硬件设计 |
3.1.1 数据采集卡选型及主要技术指标 |
3.1.2 数据采集卡的结构组成 |
3.1.3 数据采集卡的技术规范 |
3.2 数据采集卡软件技术设计 |
3.2.1 开发平台 |
3.2.2 LabVIEW图形化编程软件 |
3.3 基于LabVIEW的数据采集程序设计 |
3.3.1 数据采集模块 |
3.3.2 数据处理模块 |
3.4 本章小结 |
4 微悬臂梁阵列传感系统搭建和研究 |
4.1 微悬臂梁阵列传感系统实现 |
4.1.1 系统硬件平台 |
4.1.2 系统软件平台 |
4.2 微悬臂梁修饰系统实现 |
4.3 稳定性测试 |
4.4 阵列信号一致性测试 |
4.5 特异性生化反应检测 |
4.6 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 全文工作总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
四、利用光杠杆测量薄片的厚度(论文参考文献)
- [1]原子力显微镜原子尺度三维力谱解算算法研究[D]. 魏久焱. 中北大学, 2020(09)
- [2]基于AFM的石墨烯表面粘滑纳米摩擦特性研究[D]. 王桐. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [3]AFM微悬臂梁刚度标定关键技术研究[D]. 周重凯. 天津大学, 2020(01)
- [4]微纳双模检测加工模块的研制及实验研究[D]. 史文博. 哈尔滨工业大学, 2020
- [5]润滑研究进展[J]. 谭新峰,雒建斌. 中国机械工程, 2020(02)
- [6]基于纳米切削方法的二维材料尺寸调控技术研究[D]. 镐东越. 天津大学, 2019(01)
- [7]基于组合靶标的几何误差测量技术研究[D]. 吕泽奎. 天津大学, 2019(01)
- [8]二维SnSe2单晶薄片及其场效应晶体管的制备与电学性能研究[D]. 毕懿卿. 浙江大学, 2019(01)
- [9]二维磁性材料CuCrP2S6的拉曼特性[D]. 易康源. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [10]基于微悬臂梁阵列传感器的光响应检测系统设计[D]. 李诚. 安徽理工大学, 2019(01)