中性原子吸附減小導體表面Patch效應的研究

《中性原子吸附減小導體表面Patch效應的研究》是依託華中科技大學，由官盛果擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：中性原子吸附減小導體表面Patch效應的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：官盛果
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

卡什米爾力的測量、近距離牛頓反平方定律的實驗檢驗、引力波探測和弱信號檢測等都需要深入研究檢驗質量物體的擾動力來源。對於近距離高精度實驗和空間引力實驗研究而言，檢驗質量和框架表面的電勢沿著空間的變化，即Patch效應是其主要噪聲來源之一。因此，Patch效應研究具有重要的科學意義和套用背景。項目組在已發展成熟的掃描力顯微鏡（SPM）技術基礎上發展kelvin探針技術，利用微懸臂上貼上直徑為20μm金屬小球作為探針、微位移台改變探針在導體表面的位置、光纖干涉儀探測探針在靜電力的梯度下位移變化，實現對導體表面大面積的二維空間電勢掃描。根據掃描結果，有目的地在電勢高的表面局部吸附中性原子，由於吸附原子中的電子向金屬基底遷移，導致表面電偶極化，引起局部電勢降低，達到減小金屬表面整體Patch勢的目的。實驗預期測量空間解析度達到20μm，掃描面積5×5mm^2，電勢測量解析度達到0.1mV。

結題摘要

卡什米爾力的測量、近距離牛頓反平方定律的實驗檢驗、引力波探測和弱信號檢測等都需要深入研究檢驗質量物體的擾動力來源。對於近距離高精度實驗和空間引力實驗研究而言，檢驗質量和框架表面的電勢沿著空間的變化，即Patch效應是其主要噪聲來源之一。因此，Patch效應研究具有重要的科學意義和套用背景。項目組在已發展成熟的掃描力顯微鏡（SPM）技術基礎上發展kelvin探針技術，利用微懸臂上貼上直徑為20µm金屬小球作為探針、微位移台改變探針在導體表面的位置、光纖干涉儀探測探針在靜電力的梯度下位移變化，實現了對導體表面的二維空間電勢掃描。電勢掃描結果表明，表面電勢的patch電勢尺度在20um，patch電勢大小在30mV，我們測量電勢的水平達到了0.1mV的精度。我們改變金原子覆蓋層的厚度，發現更加鍍層厚度可減小patch電勢大小以及patch電勢尺度，通過高溫熱處理也能減小patch電勢的影響。