研究目的
通过基于给定模态的应变空间分布优化压电层布局，提高用于多频原子力显微镜的自感知压电悬臂梁的执行器增益和传感器灵敏度。
研究成果
该研究成功证明，通过基于给定模式下的应变空间分布精心设计压电层拓扑结构，可在多频原子力显微镜应用中显著提升执行器增益和传感器灵敏度。该方法有望在不显著增加传感器噪声的情况下，实现更高阶模式下的高分辨率成像。
研究不足
该制造工艺无法制备针尖，因而无法使用这些悬臂梁进行成像演示。此外，该研究侧重于针对单一模式优化压电层，而非对多模式进行同步优化。
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具有新型压电层拓扑结构的多模态悬臂梁，用于提高灵敏度
DOI：10.3762/bjnano.8.38
期刊：Beilstein Journal of Nanotechnology
出版年份：2017
更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要：
与光束偏转法相比，原子力显微镜（AFM）悬臂梁的自感知技术具有多项优势特性。其可缩小尺寸、悬臂梁阵列并行化以及不存在光学干扰相关成像伪影的特点，使得这些方法的研究兴趣日益增长。然而，对于多频AFM而言，尚未解决悬臂梁上传感器布局针对高阶模式的优化问题。为充分利用集成压电传感器，本研究改变了压电层的布局，以针对给定模式根据应变的空间分布，最大化悬臂梁的偏转和所测量的压电电荷响应。在一款原型悬臂梁设计中，在不显著增加传感器噪声的情况下，前四阶模式的执行器和传感器灵敏度均实现了显著提升。该换能机制专门针对多频AFM，有望在高阶模式下提供更高分辨率的成像。
作者：
Steven Ian Moore，Michael G. Ruppert，Yuen Kuan Yong
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