ICS 17.040.20 J 04 中华人民共和国国家标准 GB/T 36969—2018 纳米技术 原子力显微术测定 纳米薄膜厚度的方法 NanotechnologyMethod for the measurement of the nanofilm-thickness by atomic force microscopy 2018-12-28实施 2018-12-28发布 国家市场监督管理总局 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T36969—2018 目 次 前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 原理 测试条件 5 5.1 环境条件 5.2 操作条件 .. 6设备 6.1 原子力显微镜 6.2 探针的选择 6.3 仪器的校准 样品 7.1 样品的制备 7.2 样品的清洗 测试步骤 8 8.1 采集图像数据前的准备 8.2 图像数据的采集 数据处理与计算 9 10 重复性和再现性 测试报告 11 附录A（资料性附录） 薄膜台阶的制备 参考文献 GB/T36969—2018 前言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国科学院提出。 本标准由全国纳米技术标准化技术委员会（SAC/TC279）归口。 本标准起草单位：上海交通大学、纳米技术及应用国家工程研究中心。 本标准主要起草人：李慧琴、金承钰、梁齐、何丹农、韦菲菲。 GB/T36969—2018 纳米技术原子力显微术测定 纳米薄膜厚度的方法 1范围 本标准规定了使用原子力显微术（AFM）测量纳米薄膜厚度的原理、测试条件、设备、样品、测试步 骤和数据处理。 本标准适用于表面均匀、平整的纳米范围厚度的无机材料薄膜。较厚的和一些有机薄膜的膜厚测 定也可参照执行 2规范性引用文件 2 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T31227原子力显微镜测量溅射薄膜表面粗糙度的方法 JJF1059.1—2012测量不确定度评定与表示 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 原子力显微术 atomic forcemicroscopy 通过检测探针和样品表面的相互作用力（吸引力或排斥力）来控制探针和样品间的距离从而获得表 面形貌的扫描探针显微镜技术。 [GB/T27760—2011,定义3.1] 3.2 扫描长度 scanlength 从开始到结束一次扫描的距离。 3.3 全幅扫描 raster 探针y方向上逐步移动时在方向上反复扫描，也指这样的运动所扫描的区域 [GB/T31226—2014,定义3.1.14] 4 原理 首先利用原子力显微镜（AFM）测试得到包含纳米薄膜台阶在内的微观形貌。原子力显微镜是使 用针尖接触样品表面，用同距离有关的针尖与样品间相互作用力作为反馈，反馈系统根据检测器电压的 变化不断调整针尖或样品之轴方向的位置，通过测量检测器电压对样品扫描位置的变化，从而得到样 薄膜的厚度 1 GB/T36969—2018 5测试条件 5.1 环境条件 大气条件下.环境温度20℃土5℃，相对湿度不大于60%。 5.2操作条件 5.2.1本测试方法假设图像是在不被表面上非固体层（如液体有机物和水汽膜）干扰下得到的。 5.2.2开机后，等待至少30min，使样品和仪器处于热平衡状态。 6设备 6.1原子力显微镜 宜选择的测试模式有接触模式、轻敲模式和PeakForce模式 6.2 探针的选择 根据选择测试模式的不同选择不同种类的探针。一般情况下，为避免接触模式下探针划伤样品表 面，需选择弹性系数小于5N/m的探针；而轻敲模式，需选择弹性系数大于2N/m的探针；PeakForce 模式下选择大于0.1N/m小于1N/m的探针。 6.3 仪器的校准 选择合适的参考标准样品，按照仪器的校准程序分别进行一和之方向的尺寸校准。 7样品 7.1样品的制备 纳米薄膜表面利用刻划或者其他特殊的制样方法制备出清晰并基本垂直于基底的台阶，参见附 录A。 7.2 样品的清洗 样品表面应干净平整，若有油脂和水等液体状物质和吸水性的盐分，应进行相应的清洗和烘干。 8测试步骤 8.1 采集图像数据前的准备 器的初始化设置，并选择合适的扫描模式和相应的探针。 8.2[ 图像数据的采集 8.2.1确保在a方向上至少采集200个数据点，y方向上至少采集200个数据点。 8.2.2建议扫描速率1Hz～2Hz，设定扫描长度大于2um，进行全幅扫描，采集扫描数据，薄膜的台 阶分界线应位于图像的中间区域，例如图1。 2