胡明霞 马艳

摘要： 探针结构参数的合理选取将直接决定扫描图像及其盲探针修正图像的失真程度。基于此，以一维矩形模拟光栅为典型案例，对该模拟光栅的原子力显微镜（AFM）扫描成像过程与盲探针修正过程进行了仿真，阐明了探针结构参数对扫描成像过程与盲探针修正过程的影响规律。通过建立线宽变化度与半高宽相结合的图像重建误差评价指标，确定了针对该模拟光栅的AFM探针建议结构参数，并取得了良好的光栅图像重建效果。研究表明，应用线宽变化度结合半高宽来综合评价光栅的AFM测量和图像重建过程，有利于提升实际光栅AFM图像盲探针重建的准确度。

关键词：一维矩形光栅； 原子力显微镜； 盲重建

中图分类号： TP 391.9 文献标志码： A doi： 10.3969/j.issn.1005 5630.2018.03.010

Abstract： Reasonable selections of probe structure parameters will directly determine the distortion of the scanned images and the corrected images by blind reconstructed tip.Therefore，this study has adoptedone dimensional rectangle simulated grating as a typical case，theoretically simulated atomic force microscope（AFM） scanned process and AFM images correction process of the simulated grating by reconstructed tip.Afterwards，the influence of probe structure parameters on the scanned process and corrected process by reconstructed tip is analyzed.By establishing variation degree of linewidth combined with full width at half maximum（FWHM） of reconstructed AFM images error evaluation index，the suggested structure parameters of probe for the simulated grating are determined and a good reconstruction image is obtained.In conclusion，application of linewidth variation degree combined with FWHM to evaluate the process of AFM measurement and image reconstruction of grating is helpful to improve the accuracy of the reconstruction image of grating by reconstructed tip.

Keywords：one dimensional rectangle grating； atomic force microscope； blind reconstruction

引 言

物质纳米尺度表面形貌的准确长度测量对很多现代科技都非常重要[1 3]。原子力显微镜（AFM）作为纳米技术研究领域的主要工具，具有三维成像和纳米尺度高分辨率等优点[4]。然而，当探针尺寸与样品表面形貌尺寸近似时AFM成像失真情况严重[5]，这主要是因为AFM图像是探针针尖结构和样品表面形貌相互作用的结果。数学形态学中的腐蚀算法可以通过已知样片图像和探针形貌对样片图像进行表面重建，从而得到更准确的样片形貌信息。因此，获取探针形貌对AFM图像重建至关重要[6]。

目前获取探针形貌的方法主要有扫描电子显微镜直接成像[7]、利用校准过的探针表征样品建立探针形貌[8]和盲重建[9]。……