导读:本文包含了悬臂梁探针论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:微悬臂梁,原子力显微镜,法向弹性常数,标定
悬臂梁探针论文文献综述
宋云鹏,吴森,傅星,徐临燕[1]（2015）在《AFM微悬臂梁探针弹性常数各种标定方法的比较与分析》一文中研究指出微悬臂梁探针是基于原子力显微镜(AFM)的微纳尺度力学测试中重要的力传感元件,其弹性常数的准确程度直接影响力学测量结果的可靠性。但是,目前已有的众多标定微悬臂梁探针弹性常数的方法都有各自的局限性,且准确性各异,因此需要对各种方法进行对比来选择出最佳方法。选取叁种商用悬臂梁探针利用本实验室搭建的基于天平法的可溯源微悬臂梁探针弹性常数标定仪对其法向弹性常数进行标定,之后再将相同悬臂梁用叁种常用标定方法(尺寸参数法,Sader法,热噪声法)进行再次标定。对不同方法测量结果进行比较,分析并详细讨论每种方法的优缺点与适用范围。结果表明相比于其他方法,微悬臂梁探针弹性常数标定仪(天平法)可测范围广,精度高,可溯源,可成为精确标定各种悬臂梁探针弹性常数的最佳方法之一。(本文来源于《传感技术学报》期刊2015年08期）
童云华[2]（2012）在《用于扫描刻蚀加工的特种悬臂梁探针关键技术研究》一文中研究指出随着微纳米技术的发展,多品种、小批量的微纳米器件的加工技术得到广泛的应用。其中薄膜刻蚀技术是保证微纳米器件制作质量的关键技术。等离子刻蚀由于具备刻蚀效率高、选择性好等特点,广泛应用于各类微纳米器件的加工。不过传统的等离子体加工由于需要掩膜工艺流程,增加了加工制作的周期和成本。基于微小等离子体的扫描刻蚀加工集成了特种悬臂梁探针加工精度高和等离子体刻蚀效率高的特点,且加工过程无需掩膜工艺流程,简化了刻蚀加工所需设备要求,提高了加工效率,成为国内外学者广泛关注的热点问题。在前述研究中,我们提出一种基于压电复合特种悬臂梁探针驱动的扫描刻蚀加工方法,该方法具备扫描探针加工分辨力高和等离子体加工刻蚀效率高的特点。集成压电陶瓷薄膜的特种悬臂梁是扫描刻蚀加工系统的核心器件之一,其工作质量直接关系着整个系统的实现和应用。根据课题研究,本硕士论文完成工作可以概括以下几点：(1)基于PZT材料的压电和逆压电效应,多层悬臂梁的压电薄膜层可以实现复合悬臂梁的自驱动和自传感功能。基于压电学和材料力学理论,建立复合悬臂梁的理论模型,并分析材料结构参数和特性对悬臂梁驱动及传感的作用机理,为后续悬臂梁的控制奠定理论基础。(2)在特种悬臂梁制备过程中,薄膜内产生的残余应力会引起释放后悬臂梁的变形或断裂。基于薄壁梁理论,以等效热应力表述悬臂梁各层薄膜内部的残余应力,建立包含残余应力的微悬臂梁的理论模型。在此基础上利用有限元软件分析结构参数与微悬臂梁弯曲变形量之间的变换规律,并利用田口法基于变形量最小原则对微悬臂梁内的多层薄膜厚度参数进行优化设计。最后针对残余应力的变化范围,分析微悬臂梁共振模态、共振频率和品质因数。(3)在理论分析基础上,通过有限元法建立压电微悬臂梁的共振模型,确定系统中的质量、刚度和阻尼矩阵值,然后利用Guyan减缩法,简化系统状态的自由度,得出系统中相应矩阵值,为后续的仿真研究提供基础,最后简单论述各层加工工艺。(4)通过采用MATLAB/SIMULINK软件建立压电悬臂梁系统的控制模型,包括对此模型进行振动仿真特性分析,由此可在一定程度上了解压电悬臂梁的基本振动特性,并可测试模型控制算法对压电层作为微悬臂梁的作动器或传感器的控制效果。最后利用LABVIEW和DAQ数据采集系统对压电陶瓷电源驱动的双层压电片进行实验控制分析,得出反馈条件下的双层压电片的振动效应。(本文来源于《安徽工程大学》期刊2012-06-12）
文莉,向伟玮,张秋萍,王海,何利文[3]（2011）在《用于微等离子体无掩膜刻蚀的微悬臂梁探针的设计和加工》一文中研究指出设计了一种用于微等离子体无掩膜刻蚀加工的微悬臂梁探针结构,即将微等离子体放电器集成在SiO2悬臂梁探针端部的空心针尖上,等离子体从针尖处的纳米孔导出,以实现高精度、高效率的无掩膜扫描刻蚀加工.设计了该悬臂梁探针的加工工艺流程,即对(100)硅片进行各向异性湿法刻蚀得到倒金字塔槽,并双面氧化,然后依次沉积并图形化微放电器的上、下电极和绝缘层,最后背面释放出带空心针尖的SiO2悬臂梁,并加工出针尖尖端的纳米孔.成功制作出质量良好、具有很高成品率的带薄壁空心针尖的SiO2悬臂梁探针阵列及倒金字塔型微放电器.实验结果表明,该微放电器能在3～15 kPa的SF6气体中稳定放电,为悬臂梁探针阵列和微放电器的工艺集成以及Si基材料的无掩膜扫描刻蚀加工奠定基础.(本文来源于《纳米技术与精密工程》期刊2011年03期）
刘勇[4]（2011）在《高灵敏微悬臂梁探针设计制作及特性研究》一文中研究指出微悬臂梁作为微机电系统(Microelectromechanical system, MEMS)中常用的微传感器,被广泛应用于力检测、质量检测、加速度检测、气压检测、化学生物检测等领域。特别地,用以检测样品电子自旋、核自旋的磁共振力显微镜(MRFM)需要能够检测到aN(10-18N)甚至更小力的高灵敏微悬臂梁。热机械噪声限制了悬臂梁极限力探测。基于热噪声原理,更长、更薄、更窄的高品质因数(Q值)微悬臂梁在极低温下,是测量极小力的理想探测器。然而,尺寸变长变窄变薄会限制Q值,因此设计时需要综合考虑。由于尺寸特性,高灵敏微悬臂梁与普通悬臂梁相比,刚度低叁个数量级,使得加工时容易造成损坏。此外,目前对于高灵敏微悬臂梁的性能研究尚不全面,需要进一步进行深入研究。本文基于MEMS微加工及MRFM系统,以高灵敏单晶硅微悬臂梁为研究对象,以优化微悬臂梁结构、提高单晶硅微悬臂梁制作成品率、完善微悬臂梁特性研究为目标,对单晶硅微悬臂梁的结构设计、基于SOI圆片的制作工艺、空气及真空中的特性分析进行了系统的研究。基于能量损耗模型和热噪声理论,对高灵敏微悬臂梁进行结构设计。悬臂梁能量损耗分为空气阻尼损耗、热弹性损耗、支撑损耗、表面应力损耗等。真空中,空气阻尼可以忽略,随着悬臂梁厚度降低,表面应力损耗成为制约品质因数的主要因素。通过分析,对于所研究的高灵敏微悬臂梁,表面能量损耗远大于其他方式能量损耗。热机械噪声限制了悬臂梁极限力探测。根据热噪声原理,设计出用以探测aN的单晶硅微悬臂梁。针对用于MRFM的微悬臂梁,对微悬臂梁厚度、磁针尖进行了优化设计。悬臂梁优化厚度为四分之一波长的基数倍时,悬臂梁反射信号最强。相同特征尺寸的圆锥体、球体、圆柱体磁针尖,圆锥体产生的近场磁场梯度最大；磁针尖体积越小近场磁场梯度越大,但衰减越快。在高灵敏微悬臂梁制作方面,提出一种基于SOI圆片和湿法体硅刻蚀的单晶硅微悬臂梁制作方法。湿法体硅刻蚀过程中采用表面氧化及黑蜡共同保护正面。正面氧化一方面可以令正面保护更加完善,并且为后续埋氧层图形化做好了准备,还可以对单晶硅微悬臂梁进行厚度减薄。SOI埋氧层存在内应力,实验中体硅刻蚀完毕时,埋氧层由于内部压应力的挤压作用发生变形破裂,并对单晶硅微悬臂梁造成破坏。为解决该问题,提出了对埋氧层事先进行图形化,即让其破裂在指定位置以避开悬臂梁,从而提高产率的方法。比较了矩形块图形化与悬臂梁图形化释放应力的优劣,矩形块图形化后悬臂梁产率50%,悬臂梁图形化方式可以实现产率100%,高于目前大量文献中提到的产率。此外,湿法过程中刻蚀、清洗操作,采用溶液置换方法。将SOI圆片放在聚四氟乙烯小容器中进行操作,避免直接操作器件,能够保护微悬臂梁不被液体张力破坏。由于H20张力较大且挥发慢,直接从H20取出悬臂梁容易造成损坏,因此我们将悬臂梁的H20环境置换成乙醇环境,从乙醇中取出样品。最终,在加热平板上烘干单晶硅悬臂梁。实验中,制作了数批单晶硅微悬臂梁。微悬臂梁长度为250-500gm,宽度10μm,厚度为0.5μm-1μm.空气中微悬臂梁特性研究包括刚度、频率、Q值、端头质量影响特性。制备出的单晶硅微悬臂梁具有良好的低刚度特性,以465×10x0.85μm3单晶硅微悬臂梁为例,在悬臂梁上真空蒸发镀膜48nm厚的Au层,悬臂梁端头偏移位移达14μm。低刚度微悬臂梁,在空气中振动能量损耗主要来源于空气阻尼,上述单晶硅微悬臂梁空气中Q值为7.25。通过涂胶方式,研究携带端头质量微悬臂梁的特性。涂胶方式可以连续给同一根悬臂梁施加不同端头质量,与一次性微加工成型,方法简单且测量数据更具有可比性。端头质量通过微悬臂梁频率偏移计算得到。当端头质量为22.82ng,悬臂梁Q值从7.25增至19.07。端头质量会影响各阶振动频率,以22.82ng端头质量为例,悬臂梁前十阶振动频率均下降,与文献中所述频率离散不符合,这归结于集中质量加载与块体质量加载不同。在MRFM应用方面,真空系统中的测试结果表明温度降低,微悬臂梁力探测分辨率越高。在77-220K范围中,微悬臂梁在140K时Q值出现最低值,与之对应体硅材料出现在115K。出现这种现象的原因是由于单晶硅材料内部摩擦损耗随温度变化,这是材料的固有属性。与体硅材料相比,亚微米厚的单晶硅悬臂梁,Q值随温度变化由内部摩擦和表面能量损耗共同影响。端头集中质量会抑制微悬臂梁在真空中的Q值,这表明周期内表面能量损耗与振动周期时间有关。微悬臂梁和光纤干涉仪光纤端面构成FP腔,通过光学控制可以抑制微悬臂梁噪声,起到冷却效果,使得在77K环境温度中的有效噪声温度降至10K。光学控制可以在不影响力检测分辨率的情况下,提升系统幅值敏感动态测量范围与响应速度。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2011-05-01）
崔岩,张吕权,夏劲松,王立鼎[5]（2011）在《压电微悬臂梁探针的制作工艺研究》一文中研究指出为实现压电探针在纳米器件表征和加工领域的应用,设计并制作了一种压电微悬臂梁探针.采用各向异性湿法腐蚀的方法得到纳米级硅针尖,用局部压电层方法解决了压电微悬臂梁探针制作过程中探针、压电薄膜和微悬臂梁之间的工艺兼容性问题.使用微力传感器测试平台对尺寸为450μm×70μm的压电悬臂梁探针进行测试,结果表明,这种尺寸的压电悬臂梁探针的弹性常数为21.17N/m,与理论计算值相符.通过对压电探针的设计制作,总结了湿法腐蚀-干法刻蚀等工艺的结合方案,为压电探针的广泛应用奠定了基础.(本文来源于《西安交通大学学报》期刊2011年01期）
夏劲松[6]（2009）在《压电微悬臂梁探针的制备工艺研究》一文中研究指出随着微纳米科技的发展,人类需要更有力的工具来实现微纳器件的加工和表征。压电微悬臂梁探针以其优越的自驱动、自感知性能克服了普通探针的缺点,在扫描探针显微镜、隧道传感器、微纳米加工、高密度数据存储中的应用越来越多。本文以压电微悬臂梁探针的制备工艺为研究对象,采用局部压电层的办法解决了压电探针制作中的工艺兼容性问题。分析比较了(100)硅片和(110)硅片的湿法腐蚀特性。建立(110)硅片腐蚀针尖模具的理论模型,推导掩膜尺寸与针尖高度的计算公式。分别设计倒模具法和湿法腐蚀法制作压电探针的工艺方案,根据实验条件确定使用(100)硅片实现湿法腐蚀制作压电探针。采用局部压电层的办法将湿法腐蚀针尖工艺、溶胶-凝胶法制作压电薄膜工艺以及干法刻蚀释放微悬臂梁工艺进行集成,解决了工艺兼容性问题,制作得到压电探针阵列。使用微力传感器测试平台对压电探针的弹性常数进行测试,当局部压电层长度为225μm和337.5μm时,弹性常数分别为21.47N/m和41.28N/m,与理论计算值相符。使用制作的探针对光栅样品进行扫描测试,达到较好的图像分辨率。本文实现了硅针尖、压电薄膜和微悬臂梁工艺的兼容,达到了预期目标,为压电探针在微纳器件加工和表征中的应用打下了良好的基础。(本文来源于《大连理工大学》期刊2009-11-15）
石二磊[7]（2008）在《硅微悬臂梁探针的制备工艺研究》一文中研究指出随着MEMS及纳米科技的进步,悬臂梁探针在扫描探针显微镜、隧道传感器、微纳米加工、高密度数据存储中的应用越来越多,微纳米针尖的曲率半径及悬臂梁的性能决定着传感器的灵敏度。本文以硅微悬臂梁探针的制备为研究对象,采用单晶硅材料,结合湿法腐蚀和干法刻蚀的方法制备硅微悬臂梁探针。首先采用湿法各向异性腐蚀及干法刻蚀的方法制备纳米硅尖,研究了两种方法的特点,制作出不同形状的硅尖。采用干法刻蚀的方法制备出纵横比约为1.1的四面体硅尖。采用KOH溶液各向异性腐蚀单晶硅的方法制备硅尖,研究了腐蚀溶液的浓度、添加剂异丙醇(IPA)、掩模的偏转方向对硅尖形状的影响以及硅尖的锐化方法,制备出纵横比0.52～2.1的硅尖。提出了硅尖晶面的判别方法,讨论了实验中出现的两种硅尖晶面类型{411}和{331}晶面族。通过分析腐蚀溶液的浓度和添加剂对{411}、{331)晶面族腐蚀速度的影响,得到了制备纳米硅尖的工艺参数:在78℃、浓度40%的KOH溶液中腐蚀硅尖,硅尖侧壁由与(100)面夹角为76.37°的{411}晶面组成,经980℃氧化削尖,可以制备出纵横比大于2的纳米硅尖阵列。设计叁种硅微悬臂梁探针的制备工艺方案,选取其中一种方案制备硅悬臂梁探针,并优化掩膜版图及工艺流程。采用湿法各向异性腐蚀单晶硅的方法制备了长宽450μm×50μm、硅尖纵横比2、高10μm、尖端曲率半径小于50nm的硅微悬臂梁探针;采用干法刻蚀的方法制备了长宽230μm×40μm、硅尖纵横比1.1、高14μm的硅微悬臂梁探针。采用两种方法均实现了硅尖和悬臂梁工艺的兼容,达到了预期目标,为硅微悬臂探针在传感器中的应用打下了良好的基础。(本文来源于《大连理工大学》期刊2008-12-16）
刘斌,鲍海飞,李昕欣[8]（2007）在《集成悬臂梁／探针阵列在PMMA薄膜上微纳摩擦的尺寸和温度效应》一文中研究指出在微纳米尺度下,摩擦行为受到针尖尺寸和温度两个重要参数的影响。本研究利用基于Si的微加工制造技术制作了叁种不同尺寸并且具有加热功能的悬臂梁探针阵列,用来研究在聚合物PMMA薄膜上摩擦的针尖尺寸效应和温度效应。在PMMA薄膜中存在着两种显着的结构转变过程,包括玻璃态转变(α)和结构驰豫过程(β),这两个过程一直是目前人们广泛研究的热点。本次实验中通过加热针尖从摩擦的变化中检测到PMMA薄膜中的玻璃转变过程和结构驰豫过程,实验结果清楚表明了微纳摩擦中针尖的尺寸和温度的效应。(本文来源于《功能材料与器件学报》期刊2007年06期）
赵钢,褚家如[9]（2006）在《低刚度高谐振频率的新型微压电悬臂梁探针的结构设计》一文中研究指出以超高密度信息存储技术为应用背景,设计了低刚度高谐振频率的新型微压电悬臂梁探针,并安排了探针加工工艺流程.通过建立更接近真实结构的悬臂梁模型,推导出了非矩形不等截面多层材料复合悬臂梁的弹性常数和谐振频率计算公式,并算出设计的悬臂梁探针的弹性常数和谐振频率分别为4N/m和245kHz.通过悬臂梁几何参数对力学性能影响的分析,从力学性能的角度对用于超高密度信息存储的悬臂梁探针进行了几何尺寸的优化.(本文来源于《传感技术学报》期刊2006年05期）
李永海,丁桂甫,许骏涛,张永华[10]（2005）在《生物芯片高效点样微悬臂梁探针的微细加工》一文中研究指出生物芯片技术是 90年代初发展起来的一门新兴技术 ,将给 2 1世纪生命科学和医学研究带来一场革命。其中生物芯片中的微阵列分析最为关键 ,尤其受到人们的关注和研究。微阵列形成主要由各种探针接触式点样而得的。微机电系统(MEMS)的兴起和发展为点样探针的制备提供了简单而有效的微细加工技术。介绍了基于MEMS技术的SiO2 基微悬臂梁探针的设计和制备 ,并用这种探针进行Cy3标记链亲和素点样。结果表明这种微悬臂梁探针可以点样 2～ 3μm的样点 ,并且一次取样可以点样至少 30 0 0个点 ,从而实现高价生物微阵列点样。(本文来源于《生物工程学报》期刊2005年02期）
悬臂梁探针论文开题报告
（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：
随着微纳米技术的发展,多品种、小批量的微纳米器件的加工技术得到广泛的应用。其中薄膜刻蚀技术是保证微纳米器件制作质量的关键技术。等离子刻蚀由于具备刻蚀效率高、选择性好等特点,广泛应用于各类微纳米器件的加工。不过传统的等离子体加工由于需要掩膜工艺流程,增加了加工制作的周期和成本。基于微小等离子体的扫描刻蚀加工集成了特种悬臂梁探针加工精度高和等离子体刻蚀效率高的特点,且加工过程无需掩膜工艺流程,简化了刻蚀加工所需设备要求,提高了加工效率,成为国内外学者广泛关注的热点问题。在前述研究中,我们提出一种基于压电复合特种悬臂梁探针驱动的扫描刻蚀加工方法,该方法具备扫描探针加工分辨力高和等离子体加工刻蚀效率高的特点。集成压电陶瓷薄膜的特种悬臂梁是扫描刻蚀加工系统的核心器件之一,其工作质量直接关系着整个系统的实现和应用。根据课题研究,本硕士论文完成工作可以概括以下几点：(1)基于PZT材料的压电和逆压电效应,多层悬臂梁的压电薄膜层可以实现复合悬臂梁的自驱动和自传感功能。基于压电学和材料力学理论,建立复合悬臂梁的理论模型,并分析材料结构参数和特性对悬臂梁驱动及传感的作用机理,为后续悬臂梁的控制奠定理论基础。(2)在特种悬臂梁制备过程中,薄膜内产生的残余应力会引起释放后悬臂梁的变形或断裂。基于薄壁梁理论,以等效热应力表述悬臂梁各层薄膜内部的残余应力,建立包含残余应力的微悬臂梁的理论模型。在此基础上利用有限元软件分析结构参数与微悬臂梁弯曲变形量之间的变换规律,并利用田口法基于变形量最小原则对微悬臂梁内的多层薄膜厚度参数进行优化设计。最后针对残余应力的变化范围,分析微悬臂梁共振模态、共振频率和品质因数。(3)在理论分析基础上,通过有限元法建立压电微悬臂梁的共振模型,确定系统中的质量、刚度和阻尼矩阵值,然后利用Guyan减缩法,简化系统状态的自由度,得出系统中相应矩阵值,为后续的仿真研究提供基础,最后简单论述各层加工工艺。(4)通过采用MATLAB/SIMULINK软件建立压电悬臂梁系统的控制模型,包括对此模型进行振动仿真特性分析,由此可在一定程度上了解压电悬臂梁的基本振动特性,并可测试模型控制算法对压电层作为微悬臂梁的作动器或传感器的控制效果。最后利用LABVIEW和DAQ数据采集系统对压电陶瓷电源驱动的双层压电片进行实验控制分析,得出反馈条件下的双层压电片的振动效应。
（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。
悬臂梁探针论文参考文献
[1].宋云鹏,吴森,傅星,徐临燕.AFM微悬臂梁探针弹性常数各种标定方法的比较与分析[J].传感技术学报.2015
[2].童云华.用于扫描刻蚀加工的特种悬臂梁探针关键技术研究[D].安徽工程大学.2012
[3].文莉,向伟玮,张秋萍,王海,何利文.用于微等离子体无掩膜刻蚀的微悬臂梁探针的设计和加工[J].纳米技术与精密工程.2011
[4].刘勇.高灵敏微悬臂梁探针设计制作及特性研究[D].中国科学技术大学.2011
[5].崔岩,张吕权,夏劲松,王立鼎.压电微悬臂梁探针的制作工艺研究[J].西安交通大学学报.2011
[6].夏劲松.压电微悬臂梁探针的制备工艺研究[D].大连理工大学.2009
[7].石二磊.硅微悬臂梁探针的制备工艺研究[D].大连理工大学.2008
[8].刘斌,鲍海飞,李昕欣.集成悬臂梁／探针阵列在PMMA薄膜上微纳摩擦的尺寸和温度效应[J].功能材料与器件学报.2007
[9].赵钢,褚家如.低刚度高谐振频率的新型微压电悬臂梁探针的结构设计[J].传感技术学报.2006
[10].李永海,丁桂甫,许骏涛,张永华.生物芯片高效点样微悬臂梁探针的微细加工[J].生物工程学报.2005