原子力顯微鏡實驗報告

PAGEPAGE4原子力顯微鏡應用技術(shù)一、實驗目的1了解原子力顯微鏡的工作原理2掌握用原子力顯微鏡進行表面觀測的方法二、實驗原理AFM的工作原理在原子力顯微鏡的系統(tǒng)中，可分成三個部分：力檢測部分、位置檢測部分、反饋系統(tǒng)。主要工作原理如下圖：(2)AFM的工作模式AFM有三種不同的工作模式:接觸模式(contactmode)、非接觸模式(noncontactmode)和共振模式或輕敲模式(TappingMode)。本實驗采用輕敲模式：樣品掃描時，針尖始終同樣品“接觸”，即針尖-樣品距離在小于零點幾個納米的斥力區(qū)域。此模式通常產(chǎn)生穩(wěn)定、高分辨圖像。當沿著樣品掃描時，由于表面的高低起伏使得針尖-樣品距離發(fā)生變化，引起它們之間作用力的變化，從而使懸臂形變發(fā)生改變。當激光束照射到微懸臂的背面，再反射到位置靈敏的光電檢測器時，檢測器不同象限會接收到同懸臂形變量成一定的比例關(guān)系的激光強度差值。反饋回路根據(jù)檢測器的信號與預置值的差值，不斷調(diào)整針尖一樣品距離，并且保持針尖一樣品作用力不變，就可以得到表面形貌像。三、實驗儀器及試劑試劑及材料：石墨烯溶液，云母片儀器：nanoscope

5.31r四、步驟依次按下面步驟開啟實驗儀器：1.開機：先開電腦再開主控制器2.打開程序：Nanoscope：3.安裝樣品：用雙面膠帶將云母片粘到圓形鐵片上，再將其放置到樣品臺上。調(diào)節(jié)中部撥鈕UP控制樣品臺降低到樣品上表面低于樣品臺兩側(cè)的圓球。4.安裝探針：用鑷子小心將探針安裝到HOLDER中。5.安裝HOLDER調(diào)節(jié)樣品臺后面的旋鈕，把HOLDER固定緊；調(diào)節(jié)撥鈕DOWN使樣品臺盡量接近探針針尖；2、在裝樣品時維持樣品表面的清潔，否則測量的圖不清晰。2、在實驗過程中，桌面的震動會是掃描的圖形出現(xiàn)一條縫。由于實驗采用的是接觸模式，周圍環(huán)境的震動會影響圖形的的測量結(jié)果，因而開始掃描后盡量保持實驗桌的穩(wěn)定，否則會過大的震動會破壞圖形。七，實驗思考（1）AFM探測到的原子力的由哪兩種主要成分組成？一種是吸引力即范德瓦耳斯力；另外一種是電子云重疊而引起的排斥相互作用。（2）怎樣使用AFM，才能較好地保護探針？仔細調(diào)節(jié)接觸距離，粗調(diào)時，不要讓指針壓迫樣品，保持1mm，掃描過程中保證探針不產(chǎn)生破壞性形變。（3）原子力顯微鏡有哪些應用？原子力顯微鏡可以用于研究金屬和半導體的表面形貌、表面重構(gòu)、表面電子態(tài)及動態(tài)過程,超導體表面結(jié)構(gòu)和電子態(tài)層狀材料中的電荷密度等。另外原子力顯微鏡在摩擦學中的有許多應用，如納米摩擦、納米潤滑、納米磨損