(3.215.183.251) 您好!臺灣時間:2021/04/22 10:25
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:張家碩
研究生(外文):Chia-Shuo Chang
論文名稱:以田口式實驗設計分析對原子力顯微鏡之探針可控因子作最適設計
論文名稱(外文):Study on Optimum Controllable Factors of the AFM Probe by using Taguchi Method
指導教授:潘吉祥潘吉祥引用關係
指導教授(外文):Chi-Hsiang Pan
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益技術學院
系所名稱:工業工程與管理系
學門:工程學門
學類:工業工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:原子力顯微鏡探針可控因子田口式實驗設計分析
外文關鍵詞:AFMProbeControllable FactorsTaguchi Method
相關次數:
  • 被引用被引用:12
  • 點閱點閱:330
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:89
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本文探討原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope, AFM)之掃描方式、掃描範圍、針尖與試片形狀、探針設定電流值(Set-Point)對於呈像的影響,並以田口式實驗設計分析(Taguchi Method, TM)進行可控因子(Controllable Factors)之研究,找出最適設計,以達成最精確之量測結果。本文掃描方式分為接觸式(Contact Mode)與輕敲式(Tapping Mode)。可控因子包含:(1)掃描試片高度以俄國NT-MDT 公司製造之TGZ1、TGZ2兩型標準試片為基準,高度分別為19nm與104nm;(2)探針針尖尖端半徑10~50nm與50~100nm兩種水準;(3)掃描範圍分為6000 nm2與9000nm2;(4)不同的探針設定電流值,於接觸式分為1nA與2nA,於輕敲式分為3nA與5nA。
本文反應變數為屬望小特性(Smaller-the-better, STB)之掃描失真率,經由田口式實驗設計分析研究可得到以下結論:Contact Mode掃描適用於試片形狀高度於19nm、探針針尖尖端半徑於10~50nm、Set-Point於2nA,而掃描範圍可於任一水準;Tapping Mode掃描適用於試片形狀高度於19nm、探針針尖尖端半徑於10~50nm、掃描範圍6000 nm2,而Set-Point可於任一水準。於上述因子水準下,Contact Mode與Tapping Mode之掃描失真率可最低。
The objective of this research is to find the optimal controllable factors of atomic force microscope (AFM) in measurement. Two scanning modes are used in this study. One is the contact mode and the other is the tapping mode. There are four controllable factors. They are the height of the sample pattern (19nm and 104nm), the radius of the tip (10~50nm and 50~100nm), the scanning range (6000nm2 and 9000nm2), the set-point (1nA and 2nA for the contact mode, 3nA and 5nA for the tapping mode). The research utilizes the Taguchi Methods by adopting L8 (24) orthogonal array and Design of Expert software. Through the analysis, it is found that the distortion rate of scanning can be reducing if we use the radius of the tip ranging from 10nm to 50nm, the height of the sample patten with 19nm, and the set-point with 2nA for the contact mode. But the factor of the scanning range has no noticeable influence on contact mode. Similarily, it is found that the distortsion rate of scanning can be reducing if we use the radius of the tip ranging from 10nm to 50nm, the height of the sample pattern with 19nm, and scanning range with 6000nm2 for the tapping mode. However the factor of the set-point has no noticeable influence on the tapping mode.
中文摘要 --------------------------------------------- i
英文摘要 --------------------------------------------- ii
誌謝 --------------------------------------------- iii
目錄 --------------------------------------------- iv
表目錄 --------------------------------------------- vii
圖目錄 --------------------------------------------- viii
一、 緒論----------------------------------------- 1
1.1 前言----------------------------------------- 1
1.2 文獻回顧------------------------------------- 2
1.2.1 AFM量測之可控因子---------------------------- 2
1.2.2 田口式實驗設計分析於工程上之應用------------- 3
1.3 研究目的------------------------------------- 3
1.4 研究方法------------------------------------- 3
1.5 論文架構------------------------------------- 4
二、 原子力顯微鏡介紹----------------------------- 5
2.1 沿革----------------------------------------- 5
2.2 呈像原理------------------------------------- 5
2.2.1 接觸式(Contact Mode)------------------------- 6
2.2.2 非接觸式(Non-Contact Mode)------------------- 6
2.2.3 輕敲式(Tapping Mode)------------------------- 6
2.2.4 本論文所使用模式----------------------------- 6
三、 控制因子及實驗介紹--------------------------- 7
3.1 探針與樣本及各項掃描控制因子水準介紹--------- 7
3.1.1 探針之規格----------------------------------- 7
3.1.2 各項掃描控制因子----------------------------- 8
3.2 原子力顯微鏡操作與設備介紹------------------- 11
3.2.1 原子力顯微鏡設備介紹------------------------- 11
3.2.2 掃描理論簡介--------------------------------- 13
3.2.3 探針與樣本安裝及調整------------------------- 14
3.2.4 Contact Mode量測操作方法--------------------- 17
3.2.5 Tapping Mode量測操作方法--------------------- 21
3.2.6 表面掃描操作--------------------------------- 24
3.3 實驗----------------------------------------- 27
四、 田口式實驗設計分析--------------------------- 29
4.1 田口式實驗設計分析(Taguchi Methods,TM)------- 29
4.1.1 田口式實驗設計分析之目的--------------------- 29
4.1.2 田口式實驗設計分析三階段--------------------- 30
4.1.3 參數設計的步驟------------------------------- 30
4.1.4 品質損失函數--------------------------------- 34
4.1.5 變異的來源--雜因因子(Noise Factors)---------- 34
4.1.6 信號雜因比(Signal-to-Noise Ratio,SN比)------- 35
4.1.7 直交表(Orthogonal Arrays)的應用-------------- 36
4.1.8 變異數分析(Analysis of Variance,ANOVA)------- 37
4.2 實驗分類------------------------------------- 37
4.3 Contact Mode因子水準建立與實驗結果----------- 38
4.3.1 Contact Mode所採行之可控因子與水準配置------- 38
4.3.2 Contact Mode之反應變數定義------------------- 38
4.3.3 Contact Mode之直交表配置--------------------- 38
4.3.4 Contact Mode之SN比--------------------------- 39
4.3.5 Contact Mode之平均數------------------------- 41
4.3.6 Contact Mode各項分析結果--------------------- 43
4.4 Tapping Mode因子水準建立與實驗結果----------- 43
4.4.1 Tapping Mode所採行之可控因子與水準配置------- 43
4.4.2 Tapping Mode之反應變數定義------------------- 44
4.4.3 Tapping Mode之直交表配置--------------------- 44
4.4.4 Tapping Mode之SN比--------------------------- 45
4.4.5 Tapping Mode之平均數------------------------- 47
4.4.6 Tapping Mode各項分析結果--------------------- 49
五、 結論----------------------------------------- 50
5.1 確認實驗介紹--------------------------------- 50
5.2 相關確認公式介紹----------------------------- 50
5.2.1 SN比確認公式--------------------------------- 50
5.2.2 平均數確認公式------------------------------- 51
5.3 Contact Mode確認實驗計算--------------------- 52
5.3.1 預測Contact Mode在最佳因子水準組合下的SN比--- 52
5.3.2 預測Contact Mode在最佳因子水準組合下的平均數- 52
5.3.3 兩階段最佳化Contact Mode程序----------------- 53
5.3.4 計算Contact Mode確認實驗之期望SN比信賴區間--- 53
5.3.5 計算Contact Mode確認實驗之期望平均數信賴區間- 54
5.3.6 Contact Mode確認實驗結論--------------------- 55
5.4 Tapping Mode確認實驗計算--------------------- 56
5.4.1 預測Tapping Mode在最佳因子水準組合下的SN比--- 56
5.4.2 預測Tapping Mode在最佳因子水準組合下的平均數- 56
5.4.3 兩階段最佳化Tapping Mode程序----------------- 56
5.4.4 計算Tapping Mode確認實驗之期望SN比信賴區間--- 57
5.4.5 計算Tapping Mode確認實驗之期望平均數信賴區間- 58
5.4.6 Tapping Mode確認實驗結論--------------------- 60
六、 總結與未來展望------------------------------- 62
參考文獻 --------------------------------------------- 63
簡歷 --------------------------------------------- 65
英文部份
(1).D.L.Sedin, K.L.Rowlen, 2001, “Influence of tip size on AFM roughness measurements”, Applied Surface Science, Vol. 182, pp. 40-48,12 July.
(2).L.S.Dongmo, J.S.Villarrubia, S.N.Jones, T.B.Renegar, M.T.Postek, J.F.Song, 2000, “Experimental test of blind tip reconstruction for scanning probe microscopy”, Ultramicroscopy Vol.85, pp. 141-153,9 June.
(3).Q.M.HudspethK, P.Nagle, Y.P.Zhao, T.Karabacak, C.V.Nguyen, M.Meyyappan, G.C.Wang, T.M.Lu, 2002,“How does a multiwalled carbon nanotube atomic force microscopy probe affect the determination of surface roughness statistics?” Surface Science, Vol.515, pp. 453-461, 6 May.
(4).T.Gotszalk, P.Grabiec, I.W.Ranglow, 2002, “Calibration and examination of piezoresistive Wheatstone bridge cantilevers for scanning probe microscopy”, Science Direct, Ultramicroscopy Vol.97, pp. 385-389,20 December.
(5).V.A.Bykov, Y.A.Novikov, A.V.Rakov, S.M.Shikin, 2002, “Defining the parameters of a cantilever tip AFM by reference structure”, Science Direct, Ultramicroscopy Vol.96, pp. 175-180,3 December.
(6).Y.E.Sung, Y.H.Seung, H.H.Gu, K.Hung, 2003, “An experimental study on the adhesion at a nano-contact,” Science Direct, Wear Vol.254, pp. 974-980.
中文部份
(1). 林昆蔚,2003,非接觸式原子力顯微鏡探針振動分析,國立成功大學,碩士論文。
(2). 林世峰,2002,原子力顯微鏡探針陽極氧化二氧化矽與應用,國立東華大學,碩士論文。
(3). 俄國NT-MDT公司,2003,AFM P47 Pro 操作手冊,鎧柏科技譯,台北。
(4). 唐乃恩,2001,氮化鋁鎵表面缺陷之光性和原子力顯微鏡影像特性研究,國立交通大學,碩士論文。
(5). 徐錦盛,2003,應用田口方法於液晶顯示器應答速度之研究,國立交通大學,碩士論文。
(6). 黃艾雅,2002,DNA 掃描探針奈米解剖技術之研究,國立東華大學,碩士論文。
(7) 褚長興,1999,CNC電腦油壓沖床最佳伺服參數之探討,國立中興大學,碩士論文。
(8). 歐憲璋,1999,熱動式微致動器尺寸最佳化之探討,國立成功大學,碩士論文。
(9). 賴信文,2003,以原子力顯微術奈米氧化製作氧化鎳結構及其於奈米碳管選區成長的應用,國立清華大學,碩士論文。
(10). 蘇朝墩,2002,品質工程,中華民國品質學會發行,台北。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. 鍾喜亭(民83)國小鄉土教學活動之推展。國教天地,107,7-14。
2. 鄧天德(民89)九年一貫課程與鄉土教育。課程與教學季刊,3(3),17-30。
3. 歐用生(民86)。國小師資培育制度和課程的改革。教育資料集刊,21,155-178頁。
4. 歐用生、張自立、高明智、羅秋昭(民86)國民小學「鄉土教學活動」概念綱領。 教育研究資訊5(6):課程研究專輯,1-8。
5. 蔡志展(民83)鄉土教材與鄉土教學經營理念之商榷。國教輔導,33(4):社會科教育專輯,10-15。
6. 熊召弟(民84)鄉土教育之理念與實務。國民教育,36(1),12-21。
7. 黃宗成、吳忠宏、郭建池,(民90)。阿里山地區原住民對其觀光發展衝擊認知與態度之研究,公共事務評論2(2):91-112。
8. 靳知勤(民83)國民中學師生環境知識、環境態度與環境行為間關係之研究。科學教育學刊,2(2),143-158。
9. 楊雲龍(民86)鄉土教學活動之探討。竹縣文教,16,19-25。
10. 喻麗華(民85)立足本土放眼世界-鄉土教育的時代性與前瞻性。國教之友,47(4),18-24。
11. 郭禎祥(民83)多元文化觀與藝術教育。師大學報,39,545-582。
12. 陳進成(民84)小學鄉土教學活動的特性。國教之聲,29(1),57-65。
13. 陳朝陽(民88)鄉土教育的意義與特質。教師之友,40(1),34-43。
14. 陳朝陽(民85)鄉土教育與鄉土教學活動。教師之友,37(4),9-16。
15. 陳忠照(民84)校園環境步道教學活動設計與實施。市師環教,19,3-10。
 
系統版面圖檔 系統版面圖檔