纳米/亚纳米误差传递及其溯源方法

西安交通大学研究团队针对纳米样板的制备与测量比对、纳米粗糙度的分析与表征、纳米粗糙度与纳米器件/系统性能的关系、纳米结构侧壁几何特征参数的测试等标准评价体系，开展了纳米制造中的计量溯源与测试理论研究[223-225]。制备出了8 nm、18 nm和44 nm的纳米台阶高度样板，所制备的系列台阶高度样板作为该尺度的标准样板，成为纳米测量/溯源基准；建立了纳米粗糙度评定数学模型，并对纳米结构特征和功能特征进行了提取与分析，建立了纳米结构的纳米/亚纳米级粗糙度的测量方法；提出了基于碳纳米管的AFM探针制备方法，发展了基于碳纳米管探针的大深宽比纳米结构测量方法，实现了大深宽比纳米结构的测量，部分结果如图7.12。

图7.12 基于纳米样板的计量溯源与测试(www.xing528.com)

（a） 德国PTB校准的台阶高度样板；（b） LER/LWR样板的制备与表征

中国科学技术大学研究团队针对制约扫描探针显微镜（scanning probe microscope，SPM）纳米测量和纳米加工的扫描速率较慢、漂移等问题，对SPM纳米测量的影响因素进行了系统分析，探索了SPM漂移测量和补偿、原子光栅原理和应用等研究。在此基础上，将上述研究成果提升到国家和国际标准文件中去。在国际上首次提出基于SPM测量图像的X、Y和Z方向漂移的定量测试方法，可实现小于0.01 nm漂移的高分辨率测量。主持制定了国际标准《扫描探针显微镜漂移测量方法》，该标准不仅适用于基于SPM测量图像的漂移速率评价方法，对纳米级测量仪器稳定性评价也有重要参考价值。

随着巨型构件加工、大尺寸工业检测、大型科学仪器等的发展，研制性能优异的大量程、纳米精度定位驱动控制技术和仪器设备更是已经成为纳米制造装备和纳米测量仪器发展中迫切需要解决的问题。西安交通大学研究团队基于纳米压印研究基础，开展了高精密超长金属光栅的制造工艺研究，实现了量程大于3 m的超长光栅制造及读数系统开发，精度优于 0.2 μm/m。