SPM課件講義課件

掃描探針顯微鏡分析葉建東 >摩擦力和其它表面力(LFM)>磁場力(MFM)電場力(EFM)>表面電勢(電壓)>溫度(SThM)>硬度測試和微載荷壓痕>化學反應(ECM)>兩維摻雜剖面(SCM和SSRM)使用一個對力非常敏感的微懸臂，其尖端有一個微小的探針，針尖半徑接近原子尺寸，當探針輕輕壓在樣品表面時微懸臂受力的作用發(fā)生彎曲，將懸臂的形變信號轉換成光電信號并放大，可以得到原子之間力的微弱變化的信號。恒定距離在試樣表面上掃描，針尖隨表面的凹凸作起伏運動，可得到表面三維輪廓圖。在空氣中測量時，頭發(fā)絲粗細機械精度納米材料原子尺度灰塵生物組織OpticalLever微懸臂和針尖用于檢測小樣品的AFM一般采用樣品移動，用于檢測大樣品的AFM一般采用探頭移動。有各種不同材質的探頭可供選擇，以適應不同的樣品和不同的測試目的。EQ\*jc3\*hps25\o\al(\s\up5(1),x)EQ\*jc3\*hps33\o\al(\s\up2(1),B)Batchfabricatedusinglithographyandetchingtechn一-化學鍵力<1nm(表面相關)-范德華力<5nm(與針尖半徑相關)柴探針一直與樣品接觸.彎曲度或力的大小).漿針尖-樣品作用力：10-7~10-11N.TappingModeTMTappingModeTM(輕敲式)“Tapping”聚降低了探針與樣品之間垂直和側向的作用力，可減三.AFM的應用3.納米壓痕與微刻痕試驗；4.表面粗糙度分析；5.電化學反應(表面形貌)觀察；6.摩擦力、表面磁場力、表面靜電力；(接觸模式成像)其磁力像(MFM)(右)鑲嵌于樹脂中的沸石顆粒(左)及其表面的原子臺階(右)PeakSurfaceAreaSumnitZeroCrossingStopbandEPeakSurfaceAreaSumnitZeroCrossingStopbandEEQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up5(N),I)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up5(g),N)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up5(Srf.),Srf)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up5(ar),ar)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up5(e),e)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up5(a),a)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up4(2),1)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up4(8),2)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up4(0),0)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up4(03),13)0CursorCursorMarkerSpectrun2oomCenterLineOffsetClNCursor;fixed2oom;2:1Cenl0SARS病毒(700nmScan)DNA高分辯圖像喂術照中驟希題經品。畫幣11外電子將存在一定的幾率穿透兩導體之間的勢壘從一端為隧道效應，而躍遷形成的電流叫做隧道電流。隧道電流有一種特殊的性質，即對兩導體之間的距離非常二.原理在樣品和原子尺度的針尖之間加上一定的電壓，當樣品與針尖之間的距離小于一定值時，由于量子隧道效應，樣品和針尖之間產生隧道電流。隧道電流對樣品表面的微觀起伏特別敏感。針尖與樣品間的距離一面的高低起伏，引起隧道電流變化，通過電子反饋系統(tǒng)，驅動針尖隨著樣品表面的高低變化而做升降運動，使針尖與樣品間的距離不變，此時針尖在樣品表面掃描時的運動軌跡直接反映了樣品表面態(tài)密度的分布，而在一定條件下，樣品的表面態(tài)密度與樣品的表面高低起伏有關。即通過針尖的掃描軌跡可顯示出樣品表面的微觀形態(tài)。STM檢測的深度為1～2原子層。k(k,B)→z(x,y)In/(k,B)-√φz三.特點分辯率高達0.01nm,STM檢測的深度為1～2原子對樣品的尺寸形狀沒有限制，不破壞樣品的表面結構(非接觸)。樣品必須具有一定程度的導電性，不能用于觀測絕緣體(鍍導電層會影響分辨率)。原子尺度上尖銳的探針原子尺度上靈敏的感覺(隧道電流)dd測量中要維持I不變，必須a不變，通過改變壓電陶瓷上的電壓保證a不變，記錄壓電陶瓷上的電通過改變壓電陶瓷上