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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：本发明提供了一种水溶性KDP晶体元件表面微缺陷DPN修复过程液桥全范围计算方法，属于微纳制造技术领域。为了解决现有方法不适用于高环境湿度下液桥会覆盖延伸到锥形主体区域，及液桥形貌曲线与元件表面接触点处的斜率接近无穷大的极端情况，同时计算纳米尺度液桥形貌的误差曲线存在双解现象，极易求得错误的结果。本发明将AFM针尖模型构建为针尖球头和锥形本体根据探针针尖、KDP晶体元件和液桥形貌曲线的几何关系，构建液桥形貌曲线的参数化常微分方程及探针针尖复合轮廓的几何方程；采用粗寻根和精寻根两个步骤，并结合二分法对液桥形貌曲线进行求解。本发明方法更适用于高环境湿度条件下水溶性KDP晶体元件DPN修复过程液桥形貌的计算。

主权项：1.一种水溶性KDP晶体元件表面微缺陷DPN修复过程液桥全范围计算方法，其特征在于包括如下步骤：S1、构建DPN水溶修复KDP晶体元件模型，包括AFM探针针尖、KDP晶体元件和液桥形貌曲线在二维直角坐标系下的几何关系，所述AFM探针针尖包括针尖球头和锥形本体；S2、基于所述模型中液桥形貌曲线切线与KDP晶体元件表面之间的夹角构建液桥形貌曲线的参数化常微分方程，并确定液桥形貌曲线切线与KDP晶体元件之间的夹角的取值范围；基于所述模型构建探针针尖复合轮廓的几何方程；S3、确定一个粗寻根区间并进行离散，采用探针针尖复合轮廓的几何方程对离散点坐标进行求解，将各点假定为液桥形貌曲线的参数化常微分方程的初始值对液桥形貌曲线进行求解，计算各曲线的误差并绘制误差曲线，对所述误差曲线进行分析确定精确解的区间；S4、在精确解区间内采用二分法对液桥形貌曲线进行打靶，至达到期望结果，得到最终的液桥形貌曲线；S5、根据最终的液桥形貌曲线计算液桥几何特征参数；S2中假定AFM探针针尖中心轴与KDP晶体元件表面垂直，以AFM探针针尖中心轴为Z轴，KDP晶体元件表面任一过Z轴的直线为X轴建立直角坐标系，构建液桥形貌曲线的参数化常微分方程为： 其中，δ代表液桥形貌曲线切线与KDP晶体元件表面之间的夹角；其取值范围为： 其中，r代表开尔文半径，单位为nm，Rm代表普适气体常量，Vm代表液态水的分子摩尔体积，T代表温度，γ代表水与空气间界面的表面张力，θ1代表液桥曲线与KDP晶体元件表面接触角，θ2代表液桥曲线与探针表面接触角，RH代表环境相对湿度，R代表探针针尖球头半径，Xc为临界转换点横坐标，所述临界转换点为针尖球头与锥形本体的切点。

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