遼寧微電子納米力學測試

對納米元器件的電測量——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，這也給人們的電學測量工作帶來了種種限制。在任何測量中，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1mV的信號進行測量，但在一個太歐姆的信號源上測量同樣的1mV的信號是現(xiàn)實的。納米力學測試的發(fā)展促進了納米材料及其應用領域的快速發(fā)展和創(chuàng)新。遼寧微電子納米力學測試

納米拉曼光譜法，納米拉曼光譜法是一種非常有用的測試方法，可以用來研究材料的力學性質(zhì)。該方法利用激光對材料進行激發(fā)，通過測量材料產(chǎn)生的拉曼散射光譜來獲得材料的力學信息。納米拉曼光譜法可以提供關于材料中分子振動的信息，從而揭示材料的化學成分和晶格結構。利用納米拉曼光譜法可以研究材料的應力分布、材料的強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，適用于研究納米尺度材料力學性質(zhì)的表征。遼寧微電子納米力學測試面向未來，納米力學測試將繼續(xù)拓展人類對微觀世界的認知邊界。

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

納米壓痕試驗舉例，試驗材料取單晶鋁，試驗在美國 MTS 公司生產(chǎn)的 Nano Indenter XP 型納米硬度儀以及美國 Digital Instruments 公司生產(chǎn)的原子力顯微鏡 (AFM) 上進行。首先將試樣放到納米硬度儀上進行壓痕試驗，根據(jù)設置的較大載荷或者壓痕深度的不同，試驗時間從數(shù)十分鐘到若干小時不等，中間過程不需人工干預。試驗結束后，納米壓痕儀自動計算出試樣的納米硬度值和相關重要性能指標。本試驗中對單晶鋁(110) 面進行檢測，設置壓痕深度為1.5 μ m，共測量三點，較終結果取三點的平均值。通過納米力學測試，可以測量材料的硬度、彈性模量、粘附性等關鍵參數(shù)。

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

納米力學測試可以幫助研究人員了解納米材料的變形和斷裂機制，為納米材料的設計和優(yōu)化提供指導。遼寧微電子納米力學測試

SFM納米力學測試。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,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,它們自然地成為測量探針與被測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飽和鐵轉鐵蛋白和脫鐵轉鐵蛋白與轉鐵蛋白抗體之間的相互作用進行研究通過原子力顯微鏡對分子間力的曲線進行探測,比較飽和鐵轉鐵蛋白和脫鐵轉鐵蛋白與抗體之間的作用力的差異。遼寧微電子納米力學測試