材料表面形貌及太赫兹微观介电特性检测的解决方案——AFM & THz-SNOM
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AFM：nm级材料表面形貌检测
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THz-SNOM：表面形貌+太赫兹介电特性近场光谱成像
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检测原理
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1.太赫兹时域光谱近场扫描成像（THz-SNOM）原理
THz-SNOM是集成原子力显微镜（AFM）与太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术的超高分辨率光学显微镜，该系统面向半导体检测分析、生物纳米成像领域，可进行太赫兹近场成像、成谱研究。可实现 1D（趋近曲线）、2D（AFM/s - SNOM 图像）、3D成像。
入射THz波经准直后聚焦到探针针尖上，针尖与样品的近场相互作用使反射的THz波携带了样品的介电参数信息，反射的THz波经锁相放大器采集高次谐波后，即可得到被测样品表面形貌的幅度与相位信息。
样品的表面三维形貌信息由AFM获取，太赫兹回波携带探针位置样品的介电参数信息，可实现幅度与相位检测。
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方案配置
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1. BASIC AFM-OZ 光学变倍原子力显微镜
测量模式
轻敲模式、接触模式
标准配套
AFM扫描台、AFM控制器、电脑主机、高清显示器、弹簧悬挂隔振箱
标准配件
多规格专用探针、样品载台、无尘样品盒、镊子
核心参数
■ XY 扫描zui大范围 60μm×60μm，Z 轴扫描 7.5μm；
■ 分辨率：横向 0.2nm，纵向 0.05nm；
■ 独立工作模式：接触模式、轻敲模式、F-Z 力谱测试；
■ 独立光学系统：0.6~4X 电动连续变倍，200 倍放大，自动调焦；
■ 独立电动样品台：XY 移动行程 25mm，步长 1.25μm，单点精准定位；
■ 独立减震系统：弹簧悬挂避震 + 金属隔音屏蔽箱，内置温湿度独立监测；
■ 独立终端：27 寸 4K 显示屏，配套专用 AFM 形貌采集软件。
■ 图像分析软件：AFM图像面粗糙度、高度尺寸测量。
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适用对象
检测对象
■ 晶圆基材：单晶硅、SOI 硅片、碳化硅、氮化镓、砷化镓衬底
■ 薄膜材料：光刻胶、氧化硅介质层、氮化硅、金属铜 / 铝布线、高 K 栅介质
■ 微纳器件：光刻掩膜、微光栅、MEMS 器件、芯片封装基板、焊盘薄膜
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先jin制程研发实验室
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半导体材料企业
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芯片封装测试厂
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微电子科研院所
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检测评估项目
■ 晶圆 / 薄膜纳米表面形貌定量检测（粗糙度、台阶、划痕、颗粒缺陷）
■ 半导体薄膜次表层空洞、界面脱粘无损筛查
■ 芯片材料掺杂均匀度、介电常数空间分布测绘
■ 光刻胶、金属布线、钝化膜表面缺陷判定
■ SiC/GaN 宽禁带半导体衬底形貌与内部杂质表征
■ 光刻掩膜、MEMS 微纳光栅三维结构分析
检测原理
1.原子力显微镜（Atomic Force Microscope,AFM）原理
核心工作原理是基于微悬臂探针与样品表面原子间的相互作用力：利用一根探针以光栅线方式扫描样品表面，通过检测探针与样品间相互作用力来表征样品表面特征并获得图像。
扫描时，样品与探针尖duan的原子相互作用力恒定，探针悬臂将随样品表面形貌而弯曲起伏，反射光也随之偏移，通过检测位置探测器上光斑位置变化的距离换算，就能获得每个点的起伏信息。下方压电扫描器带动样品 XYZ 三轴的移动，不同区域的形貌变化记录到一起，获得完整的三维形貌图片。
方案配置
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2. TA-THz-SNOM(lite)太赫兹时域光谱近场微纳扫描成像系统（微区版）
测量模式
远场THz-TDS模式（移除SNOM，做THz-TDS单独使用）
近场THz-SNOM模式
标准配套
控制主机、AFM扫描台、THz发射与接收模块、高清显示屏
标准配件
多规格专用探针、样品载台、无尘样品盒、镊子
核心参数
■ 近场太赫兹空间分辨率：＜40nm
■ 频谱范围：THz-SNOM：0.5-2THz；THz-TDS：0.1-5.0THz
■ 扫描速度：1-10Hz（@50ps）
■ 信噪比 THz-TDS：≥80dB
■ 单次扫描范围：XYZ：100µm×100µm×5µm
■ 整体扫描面积：可对单次扫描图像实现电动拼接，整体扫描面积＞1mm×1mm
■ zui大样品尺寸：20×20mm，可定制
■ 扫描分辨率：X,Y≤0.2 nm，Z≤0.05nm
■ 对焦用场光学显微镜：500万像素CCD相机；空间分辨率优于2µm
■ AI边缘计算模块：提供预处理算法、经典图谱分析算法、深度学习图像分析算法等
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检测流程
标准化建设能力
核心战略：标准引领·价值高地
我们不仅是技术的践行者，更是行业标准的制定者。通过“主导国标+发布团标+推进ISO”的三级标准战略，构建技术护城河，实现从“卖产品”到“卖标准”的跨越。
标准建设成果
标准合作伙伴：兵器205、53所，两大一级计量站；全国塑标委
标准层级
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标准名称/内容
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标准状态
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国家标准
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《太赫兹时域光谱仪》，标准计划号：20255723-T-604
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已立项
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《太赫兹散射式扫描近场光学显微镜》，标准计划号：20255721-T-604
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已立项
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《光学传递函数 第1部分：术语、符号》，标准计划号：20252505-T-604
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已报批
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《光学传递函数 第2部分：测量导则》，标准计划号：20252505-T-604
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已报批
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行业标准
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《市政井盖信物融合监测系统技术规范》，T/SHFIA 000022-2021
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已发布实施
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团体标准
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《太赫兹光谱数据库及数据采集处理规范》，T/QGCML 4289-2024
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已发布实施
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《智能煤质快检系统》，T/CMEEEA 044-2025
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已发布实施
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实验室CNAS检测+校准能力
符合ISO/IEC 17025:2017 以及 CNAS 特定认可要求
能力类别
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检测对象
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可测/校准参数
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测量范围
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扩展不确定度(k=2)
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检测标准/校准规范
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检测能力
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太赫兹材料
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太赫兹特征波长
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/
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/
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Q/AGJ0840-2017 4.5.1
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太赫兹材料
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光谱透过率
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/
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/
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Q/AGJ0840-2017 4.5.2
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太赫兹材料
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折射率
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/
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/
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Q/AGJ0840-2017 4.5.3
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太赫兹材料
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吸收系数
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/
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/
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Q/AGJ0840-2017 4.5.4
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太赫兹材料
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光谱漫反射比
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/
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/
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Q/AGJ0840-2017 4.5.5
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校准和测量能力
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太赫兹光谱仪
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频率(波长)修正因子
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0.1~2.5 THz
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U_rel=1.2%
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JJF1603《太赫兹光谱仪校准规范》
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太赫兹光谱仪
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光谱透射比
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0.1~2.5 THz
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U_rel=12%
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JJG(军工)284《材料分析用太赫兹光谱仪检定规程》
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太赫兹光谱仪
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光谱反射比
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0.1~2.5 THz
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U_rel=15%
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JJG(军工)284《材料分析用太赫兹光谱仪检定规程》
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太赫兹光谱仪
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动态范围
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≥30dB
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U_rel=5%
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JJG(军工)284《材料分析用太赫兹光谱仪检定规程》
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太赫兹波长测量仪
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波长
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400~4000 cm⁻¹
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U_rel=2%
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JJF(军工)183《太赫兹波长测量仪校准规范》
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太赫兹源
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辐射功率
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10μW~200μW
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U_rel=21%
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JJF(军工)118《太赫兹源辐射参数校准规范》
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太赫兹源
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辐射功率
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200μW~70mW
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U_rel=13%
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JJF(军工)118《太赫兹源辐射参数校准规范》
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辐射型太赫兹功率计
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功率
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10μW~200μW
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U_rel=21%
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JJF1600《辐射型太赫兹功率计校准规范》
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辐射型太赫兹功率计
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功率
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200μW~70mW
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U_rel=13%
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JJF1600《辐射型太赫兹功率计校准规范》
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太赫兹光电探测器
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功率
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10μW~200μW
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U_rel=21%
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JJF(军工)145《太赫兹光电探测器校准规范》
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太赫兹光电探测器
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功率
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200μW~70mW
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U_rel=13%
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JJF(军工)145《太赫兹光电探测器校准规范》
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