[发明专利]一种用于校准扫描探针显微镜的方法

说明书

本发明涉及物质形貌分析以及计量测试技术领域，尤其涉及一种可溯源的评估扫描探针显微镜测量物质高度的方法。它包括如下步骤：a.获得钛氧终止的钛酸锶（001）表面，表面大部分台阶为单台阶；b.利用扫描探针显微镜获得该表面的形貌图像，测量台阶高度；c.将所测得的台阶高度对比钛酸锶（001）钛氧终止面台阶的原子高度（0.3905nm），获得扫描探针显微镜的在1nm尺度的校准系数。

技术领域

本发明涉及物质形貌分析以及计量测试技术领域，尤其涉及一种用于校准扫描探针显微镜的方法。

背景技术

扫描探针显微镜是具有原子级空间分辨率，能够对被测表面及近表面区域的物理特性在原子量级的水平进行检测的一种仪器。随着纳米技术的发展，扫描探针显微镜正作为一种计量测试仪器进入了科研及工业领域，广泛用于半导体、量子化学、催化剂等行业中的物质形貌分析以及计量测试。目前无论是纳米技术的研究还是应用都需要迫切解决纳米的绝对测量和纳米测量仪器的计量校准。对扫描探针显微镜的进行一个系统的校准花费的时间与精力都是非常巨大的，因此对其某一方面的性能进行评估较为经济可行，使用效率大为提高，目前利用扫描探针显微镜进行亚纳米高度测量应用较多，为了提高测量精度及准确性，在测量前对扫描探针显微镜进行亚纳米高度测量进行校准显得尤为重要，目前这种校准主要借助于单原子台阶样品，但是现在所有的单原子台阶标准样品一般不会在大气下稳定，随着时间的延长，由于空气中的湿气和氧气的存在，其表面会退化，信噪比会降低到不可接受的程度时，需要在超高真空下才能保存。该方法对于单原子台阶样品的理论高度需要作出溯源。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供了一种在通常环境下能稳定保存数月的被测物质，对被测物质单原子台阶样品的理论高度进行溯源，能够对扫描探针显微镜垂直样品方向的长度测量进行校准。本发明主要步骤包括a. 获得钛氧终止的钛酸锶（001）表面，表面大部分台阶为单台阶；b. 利用扫描探针显微镜获得该表面的形貌图像，测量台阶高度；c.将所测得的台阶高度对比钛酸锶（001）钛氧终止面台阶的原子高度（0.3905nm），获得扫描探针显微镜的在1nm尺度的校准系数。

附图说明

图1为钛氧终止面钛酸锶原子台阶示意图，1为钛原子；2为氧原子；3为锶原子；4为台阶。

图2为利用原子力显微镜对钛酸锶（001）面钛氧终止面台阶的成像，其中5为酸锶钛氧终止面台阶，6为刨面线。

图3为钛酸锶（001）面钛氧终止面台阶的刨面线。

具体实施方式

实施实例参照图1、图2、图3，首先制备二氧化钛终止的钛酸锶（001）表面，将高纯单晶钛酸锶（001）单晶在真空度为2 x 10^-10 mbar下加热得到；然后利用原子力显微镜对其表面进行成像，获得钛酸锶（001）钛氧终止面单台阶图像，如图2。对台阶的高度进行测量，这里利用线性拟合法，具体可参照GB/T 27760标准进行测量获得其高度为0.41 nm，如图3；将测得的高度对比钛酸锶（001）面钛氧终止面的台阶高度为 0.3905nm，其校正系数为0.3905/0.41=0.95。