SEM下納米操作的三維特征信息提取及軌跡跟蹤控制研究.pdf

1、微納操作的自動(dòng)化可以去除人為因素的擾動(dòng)，對于重復(fù)操作的任務(wù)，自動(dòng)操作與人工手動(dòng)操作相比操作精度顯著提高，因此自動(dòng)納米操作技術(shù)受到越來越廣泛的關(guān)注和研究，但自動(dòng)操作精度要求的提高導(dǎo)致了系統(tǒng)對整個(gè)操作過程的每一步驟提出了更高的要求。分析整個(gè)操作過程，實(shí)現(xiàn)微納操作自動(dòng)化的前提是由下列關(guān)鍵因素決定:探針三維坐標(biāo)獲取的精度，探針運(yùn)動(dòng)路線的規(guī)劃速度，探針運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃以及控制探針按照規(guī)劃軌跡運(yùn)動(dòng)的精度。
　　本文對現(xiàn)有基于SEM微納操作系統(tǒng)中探

2、針平面坐標(biāo)提取方法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出新的基于SEM反饋圖像邊緣的坐標(biāo)搜索方法以增加探針針尖平面坐標(biāo)的定位精度，并進(jìn)一步對探針和納米線在不同位置關(guān)系時(shí)的平面坐標(biāo)提取進(jìn)行分析同時(shí)給出解決辦法。實(shí)驗(yàn)證明，該方法使得探針的平面坐標(biāo)定位精度達(dá)到像素級(jí)。為了獲得探針的深度坐標(biāo)，首先對SEM二維圖像進(jìn)行處理并得到探針的不同深度值與SEM二維圖像灰度均方差之間的關(guān)系，然后對兩者的關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到了探針不同深度值與圖像均方差的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)，最后應(yīng)

3、用Matlab對離散點(diǎn)進(jìn)行擬合并計(jì)算誤差率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該探針深度定位方法的精度滿足自動(dòng)納米操作系統(tǒng)的要求。
　　自動(dòng)納米操作任務(wù)要求探針在經(jīng)過規(guī)劃路徑的不同位置時(shí)探針?biāo)俣群妥藨B(tài)等參數(shù)不同，本文利用針尖坐標(biāo)三維數(shù)據(jù)計(jì)算Attocube的三維相對偏移角和旋轉(zhuǎn)角，分別應(yīng)用不同方法建立了Attocube各個(gè)平動(dòng)偏移角和旋轉(zhuǎn)角的速度、加速度與時(shí)間的關(guān)系函數(shù)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)探針軌跡的規(guī)劃。由于微納操作系統(tǒng)參數(shù)的不確定性，為保證探針針尖能夠按照規(guī)劃的