具有曲率突变特征的三维微纳结构多隧道电流耦合探针显微超精密测量基础技术研究

以具有曲率突变特征的三维微纳结构的超精密测量为主要研究内容，为克服传统扫描探针测量设备量子信号（隧道电流、原子力等）来源单一的缺陷，提出了采用多隧道电流耦合的探针显微测量方法，并制定如下研究策略：（1）建立扫描探针与复杂微纳结构表面之间的动力学及量子多隧道结耦合模型，实现"探针-试件副"动力学耦合特性的量子隧道电流信号的精确表征，明晰多隧道电流的综合作用；（2）研究扫描探针与复杂微纳结构曲率突变区域非稳态耦合特性；（3）形成扫描探针动态自平衡的主动控制策略、多角度倾斜扫描模式图像拼接融合技术、多信息的冗余、融合、数据预处理和综合利用技术等；（4）研制具有原创核心技术的具有曲率突变特征的三维微纳结构超精密测量理论及其关键技术。在应用上既为一直困扰复杂微纳结构的超精密测量提供了新方法，又延拓了描探针显微测量方法在现代加工及制造过程中的应用，因此，项目具有深远的学术意义和现实的应用前景。

以具有曲率突变特征的三维微纳结构的超精密测量为主要研究内容，为克服传统扫描探针测量设备量子信号来源单一的缺陷，提出了采用多隧道电流耦合的探针显微测量方法， 形成了基于量子隧道电流信号综合表征“探针-试件”副非稳态耦合特性的系统体系，验证采用所构建的控制算法用于具有曲率突变特征的三维复杂微纳结构测量过程中各项控制性能指标；形成了基于扫描探针显微技术的三维微纳结构测量系统高效能控制算法体系；形成基于扫描探针显微技术的三维微纳结构测量系统高效能控制算法体系；研制了基于多隧道电流耦合的扫描探针显微镜并形成具有曲率突变特征的微纳结构的多隧道电流耦合探针显微超精密测量装置及其关键技术和试验流程；主要技术指标达到了合同书的要求；项目实施期间获得省部一、二等奖各1项。在《Journal of Applied Physics》、《Review of Scientific Instruments》、《Measurement Science and Technology》等国际学术刊物上发表SCI收录论文14篇，授权国家发明专利8项。培养博士后1名，博士生生3名，硕士生6名。