研究原子力顯微鏡對於掃描Z高度量測訊號誤差

Abstract

本論文利用原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy)來研究靜電力對樣品Si(100) P-N junction表面掃描影像差異的影響，更進一步利用靜電力顯微鏡(Electrostatic Force Microscopy )與表面電位顯微鏡(Kelvin Force Microscopy)做電性分析。 本實驗方法為使用一導電探針，在施加不同直流電壓於探針上與改變所使用探針的尖端半徑r值大小下，運用Atomic Force Microscopy(AFM)量測Si(100) P-N junction 樣品的表面形貌，觀察所掃描得的樣品表面形貌(Topography)影像變化，且我們利用EFM相位量測曲線分析，得以估計出所使用探針尖端的r值大小，發現掃描影像的Z垂直高度，會隨外加電壓以及選用探針r值的增大而變動增大。而探針與樣品表面間存在的接觸電位，可藉由靜電力顯微鏡(EFM)的相位量測方式間接得到，或者是使用表面電位顯微鏡(KFM)直接量測獲得。 我們發現當外加電壓介於樣品N-type區域與P-type區域間接觸電位的中間負值時，由靜電力顯微鏡相位量測實驗分析結果，可發現此時探針對於樣品N-type區域與P-type區域間靜電力差為最小，造成此狀態下AFM掃描影像結果受靜電力的影響最小，所掃描得到的樣品Si(100) P-N junction 表面形貌為最接近真實影像。