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一个制件表面的微观几何形貌特性在很大程度上影响着它的许多技术性能和使用功能,而近年来科技的发展对各种纳米器件表面精度提出了越来越高要求,如对半导体掩膜、磁盘等均已提出粗糙度的均方根小于1nm的表面要求,这给科研人员提出了纳米级表面的测量和表征的问题。扫描隧道显微镜(STM)作为一种基于量子隧道效益的新型高分辨率显微镜,是纳米测量学的基本工具,其在表面形貌研究、生命科学及纳米制造等领域都有较广的应用。扫描隧道显微镜为人们在纳米尺度上去研究表面提供了有力的工具。因此,研究扫描隧道显微镜在表面形貌检测上的应用以及表面形貌的表征的研究具有重大的意义。本文以STM IPC-205B型扫描隧道显微镜为测量工具,对其在微观表面形貌检测上的应用进行了研究并开发了相应的程序。对表面形貌评价表征理论进行了研究,对motif形貌表征方法进行了研究探讨。本文的主要研究内容如下:(1)对扫描隧道显微镜原理进行了分析,分析其优缺点及其应用领域。分析了STM IPC-205B型扫描隧道显微镜各主要部分的性能,对其采集的数据格式进行了分析,并针对不同的数据格式提出了针对粗糙度分析的不同数据处理方法。同时针对STM IPC-205B型扫描隧道显微镜的特点,提出在进行粗糙度分析之前对采集的表面新貌数据进行一定的滤波处理,以减少噪声的影响。(2)阐述了传统的基于轮廓中线的粗糙度提取理论,并研究了基于形貌中面的三维粗糙度评价理论。并利用所编写的程序对扫描隧道显微镜采集的数据进行二、三维的粗糙度分析,得到的结果显示从统计学看,三维粗糙度评价更具有稳健性。(3)对二维motif方法进行了阐述,并对目前三维motif方法的发展进行了研究。对Barre′的基于分水岭算法的三维motif方法进行了研究,并提出了的三维motif合并的具体方法和准则。对三维motif方法的进行了实例应用,展示了其独到之处。(4)采用Visual C++6.0为编程软件,开发针对STM IPC-205B型机的粗糙度分析软件,包含基于轮廓中线二维粗糙度评价、基于形貌中面的三维粗糙度评价、二维及三维motif方法,以及数据处理功能。