本标准物质是基于电子束直写（EBL）技术结合原子层沉积（ALD）方法制备的一维纳米栅格，具有工艺先进、表面质量优良、量值可靠的特点；定值单位为中国计量科学研究院。所研制的一维纳米栅格标准物质可用于扫描探针显微镜、扫描电子显微镜等测量仪器 X 轴和 Y 轴的长度测量误差的校准、纳米几何特征量值的传递、以及多种测量仪器之间量值的比对。

一、 样品制备

本一维纳米栅格标准物质为长和宽 1cm，厚 500μm 的正方形芯片，表面包括引导结构和校准结构，校准结构位于芯片中心，为长 10μm，宽 5μm 的一维纳米栅格。栅格线水平放置为 X 方向，X方向有 10 条栅线，周期为 500nm，每条栅线长 10μm，宽 170nm，高 30nm，如图 1 所示。标准物质基底为单晶硅，栅格材料为铬和金。制备工艺为电子束直写结合原子层沉积工艺，包括匀胶、电子束直写、电子束蒸镀、剥离、原子层沉积等流程，其中原子层沉积工艺可实现栅格占空比的调控。

二、 溯源性及定值方法

1）定值方法：

本纳米栅格标准物质依据国家计量技术规范 JJF 1343-2012、JJF 1059.1-2019，以及 BIPM IEC IFCC ISO IUPAC IUPAP OIML-2018《Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement》（测量不确定度表示指南）对栅格标准物质进行定值。该标准物质采用单片定值，测量时扫描区域选定于标准物质尺寸范围的中央，对理论间距值为 500nm栅格标准物质选取的 X 和 Y 方向扫描长度为 5 µm×5µm，包括 10 个完整的栅格周期。使用重心法分析栅格间距，程序开发主要参考国际比对所使用的处理方法。最后由两名独立的实验者各测量 6 个独立数据，取其平均值作为定值结果。

2）溯源性：

标准物质的量值溯源至由国家计量基准复现的“毫米级纳米几何结构样板校准装置”（[2015]国量标计证字第 279 号），为单一原级定值方法。该国家计量标准装置基于原子力显微原理，有两种扫描方式，大范围气浮台扫描，X 方向量程 50 mm，Y 方向量程 50 mm，Z 方向量程 2 mm；小范围纳米位移台扫描，X 方向量程 100 µm，Y 方向量程 100 µm，Z 方向量程 3 µm，线间距的测量不确定度为 U=1.0nm+1.0×10^-5×P，k=2，P 为栅格平均间距，单位为 nm。

三、 特性量值及不确定度

编号	名称	量值	扩展不确定度 U（k=2）
GBW(E)130698	一维纳米栅格标准物质	500.0nm	3.2nm
GBW(E)130699	一维纳米栅格标准物质	1000.0nm	4.9nm

标准值不确定度包括测量过程、测量设备、均匀性及稳定性等不确定度分量。

四、 均匀性及稳定性评估

参照 JJF1343 国家计量技术规范（等效 ISO 指南 35），采用方差分析法进行均匀性检验，通过组间方差和组内方差的比较来判断各组测量值之间有无系统误差。本纳米栅格标准物质属于单片制作、单片定值，因此只有片内（组内）均匀性，没有组间均匀性。因此选择测量标准物质内不同区域的栅格周期的偏差来测定其均匀性。评估结果表明，样品均匀性良好；采用趋势分析方法，对样品进行稳定性评估，通过在评定区域内的同一位置，进行不同时间间隔多次测量，对其测量结果的变化量进行稳定性评估，评估结果表明，样品稳定性良好。

本标准物质必须在一维纳米栅格标准物质的评定区域内测量 10 条线以上，每条线必须包含 10个栅格，以平均值作为最终测量结果，此时特性值及其不确定度才是有效的。本标准物质自定值日期起有效期 8 个月，研制单位将继续跟踪监测该标准物质的稳定性，有效期内如发现量值变化，将及时通知用户。

五、 包装、贮存及使用

本标准物质为硅片，1cm×1cm，自吸附盒包装。

本标准物质的使用环境尽量为超净室，否则将造成一维纳米栅格标准物质表面污染，且放置 1个小时恢复到室温再使用，防止运输过程中的环境条件影响其几何特征量值；操作过程中不能用手直接触摸硅片，特别是硅片上扫描校准的区域。要用合适的镊子来夹取，轻拿轻放，防止撞击。

在校准扫描探针显微镜时可依据《JJF 1351-2012 扫描探针显微镜校准规范》进行，扫描过程中，应避免使用加载压力过大的小探针，否则会造成一维纳米栅格标准物质表面划伤。该标准物质样品有效期内可重复使用。