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如何减少导电探针表面导电涂层的磨损

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Yu GW posted on Tue, May 17 2011 4:27 PM

孙博士好。在利用SCM-PIC或SCM-PIT探针进行样品表面电学性能的检测时,不可避免地会遇到探针表面导电涂层的磨损问题,尤其是某些具有较大粗糙度的样品表面会很快磨掉探针的导电层。所以,想向您请教的是:对于KFM或cAFM检测,为了同时获得理想的形貌和电学特性结果,需要遵循怎样的原则进行操作?

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KFM是在Tapping + Lift 的基础上做的,探针磨损的主要原因是没有控制好主扫描线上的tapping force。同tapping模式下的操作相同,为了减少探针磨损,请仔细调整Amplitude setpoint,尽量避开sepoint = 50%×target amplitude的位置去成像。因为在Amplitude setpoint = 50% × Target Amplitude的时候tapping force最大。尽可能地调整好I Gain和P Gain,使系统能迅速地对高度变化做出反馈。

cAFM是在Contact模式的基础上做的,探针磨损的主要原因是探针和样品间的作用力。仔细调整Deflection Setpoint,以最小允许的Deflection Setpoint成像,并降低扫描速率到0.2~0.5Hz,可以减小对探针的损伤。

但探针磨损对KFM测量影响不大,它会影响测得的表面与探针间的绝对电势差,但不会影响基底上各不同区域的相对电势差。KFM的测量不依赖于电流的存在,而只依赖于电场的建立,即使没有表面的金属层,露出来的掺杂硅依然可以同样品间建立电场,即使它的导电性不如金属层好。

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KFM是在Tapping + Lift 的基础上做的,探针磨损的主要原因是没有控制好主扫描线上的tapping force。同tapping模式下的操作相同,为了减少探针磨损,请仔细调整Amplitude setpoint,尽量避开sepoint = 50%×target amplitude的位置去成像。因为在Amplitude setpoint = 50% × Target Amplitude的时候tapping force最大。尽可能地调整好I Gain和P Gain,使系统能迅速地对高度变化做出反馈。

cAFM是在Contact模式的基础上做的,探针磨损的主要原因是探针和样品间的作用力。仔细调整Deflection Setpoint,以最小允许的Deflection Setpoint成像,并降低扫描速率到0.2~0.5Hz,可以减小对探针的损伤。

但探针磨损对KFM测量影响不大,它会影响测得的表面与探针间的绝对电势差,但不会影响基底上各不同区域的相对电势差。KFM的测量不依赖于电流的存在,而只依赖于电场的建立,即使没有表面的金属层,露出来的掺杂硅依然可以同样品间建立电场,即使它的导电性不如金属层好。

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Yu GW replied on Wed, May 18 2011 7:41 PM

谢谢您的讲解。

在这里,我还有一个地方不是很清楚:您提到对KFM及cAFM工作模式下的Setpoint进行调整,都是指的已经在tip和sample之间施加了偏压之后所进行的调整吗?

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应该先调节setpoint,得到好的形貌图后,再加电压。

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Yu GW replied on Thu, May 19 2011 5:02 PM

谢谢!

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Yu GW replied on Mon, May 23 2011 1:05 AM

孙博士好。在进行cAFM检测时,即使.已经把 DC Sample bias设为0V,cAFM Current依旧不能回零。请问可能的原因会有哪些且如何才能消除这一偏差?

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样品台上电压设为0V时,可能其电压值不是严格的0V,您可以用万用表测一下。如果有几个毫伏的电压,当您测导电性很好的样品时,就可能出现上述情况。您可以加一个相反偏压将这个偏压抵消掉,所加的偏压是新的数据0点。

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Yu GW replied on Tue, May 24 2011 4:54 PM

谢谢。

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孙博士, 关于0V 偏压也有电流信号, 有没有可能是 接触电势呢? 因为不用的金属 有 不同的work function, 接触时存在接触电流也是 有可能的?

我用万用表测量过样品台,基本是接地的, 最多有0.01v的波动,但是对于high sensitivity 1nA 的current sensor, 把电流放大到300PA也是有可能的?

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