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

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。