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如何測量幾微米厚度的的東西,或者更薄?

更新時間:2022-12-19點擊次數:1612

.橢偏儀.jpeg

作為一個做微納的研究狗,感覺老婆太大了,看不到微米尺度!先說主要問題。

如果類似手機膜的物體厚度近百微米甚至幾百微米,請直接用螺旋千分尺測量,俗稱千分尺,就是下圖的儀器。可以達到10μm m的測量精度,日常估計手機貼膜就夠了。如果薄膜厚度為幾微米或更小,普通的機械測量裝置將不起作用。在科學研究中,針對不同的膠片,有多種測量方法。讓我們舉幾個例子。

1.橢偏儀。這是一種非接觸式光學測量儀,下圖中對稱的就是橢偏儀。這個儀器有兩個臂,一個是發光臂,可以發出一定帶寬的光(比如從近紫外到近紅外),另一個是接收臂,嚴格對稱。通過測量波長和偏振態,可以同時獲得包括薄膜厚度在內的許多參數。而且只要是薄膜,不管是金屬材料還是玻璃等介質,理論上都可以用這個儀器測量。可以從納米尺度測量到微米尺度(甚至更厚,但不是必須的)。如果是普通材料,精度往往很高。
       2.臺階儀還有一個測量薄膜厚度的利器,叫做臺階儀,就是下圖的儀器。它的原理是用一根細小的觸針在被測表面上輕輕滑動,并記錄下軌跡,這樣你就可以自然地得到物體表面的起伏信息。如果是在膜的邊緣測量,可以記錄下膜面到沒有膜的位置的高度差,自然可以得到膜的厚度。一般測量幾十納米到微米的薄膜是沒有問題的。
       3.原子力顯微鏡(AFM)原子力顯微鏡其實和步米的原理差不多,只不過使用的探頭比步米的小,測量精度更高,理論上可以達到納米級。通過陣列掃描,可以獲得薄膜表面的起伏信息,所以一般用AFM來測量表面粗糙度,這是一個較小的量。當然,如果薄膜厚度超薄,也可以在薄膜邊緣獲得厚度信息。下圖中AFM獲得的表面形貌示例。其實“薄膜"是一個相當大的學科,發展起來的技術和理論很多,我只接觸過幾個。所以這里說的方法只是表面的,希望對題主有所幫助。


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