《扫描力显微镜》PPT课件.ppt

扫描力显微镜扫描力显微镜0510353 王晓煜王晓煜扫描力显微镜（SFM）的工作原理SFM的操作模式SFM的成像模式原子力显微镜（AFM）结构微悬臂及其形变检测1.SFM的工作原理的工作原理2.SFM的操作模式的操作模式2.1.恒力模式使用最广泛、最容易理解通过反馈回路来保持微悬臂形变量不变通过反馈回路的输出变化测量Z轴方向的运动2.2.变化的形变模式因为没有使用反馈回路，所以可以采用更高的扫描速度2.3.恒梯度模式恒梯度模式微悬臂是振动的，调制频率选在共振频率附近控制振幅可以保持共振频率f。由 ，其中F是力梯度，k是微悬臂弹性系数，控制共振频率就能使探针沿F恒定的轨迹运动2.4.谱学模式谱学模式在测量范围内选几个点测量力-距离曲线这种方式除了能对表面成像外，通过力-距离曲线还能测量表面各种相互作用(范德华力、静电力、氢键力等)3.SFM的成像模式的成像模式3.1.接触模式（空气和液体中）电子间的库仑排斥力，通常为10-810-11 N通常可产生稳定、高分辨图像在研究低弹性模量样品时可能对样品或针尖产生较大变形，从而可能在图像中出现假象在液体中测量可以克服与毛细力有关的问题3.2.非接触模式非接触模式探针在样品表面上方520nm距离处扫描很弱的长程力范德华吸引力为提高信噪比，在针尖加小振荡信号，通过保持频率或振幅一定来控制针尖与样品间距实际上，针尖很容易被样品表面吸附气体的表面压吸附，造成图像不稳定和对样品的破坏。因此非接触模式实际操作较困难3.3.轻敲模式轻敲模式介于接触模式和非接触模式之间微悬臂也是振动的，并具有比非接触模式更大的振幅（大于20nm），针尖在振荡中间断地与样品接触不断调整针尖样品间距 来控制振幅一定，从而得 到表面形貌在一定程度上解决了针尖 易粘附到样品表面的问题，并减小扫描过程中针尖对 样品的破坏4.原子力显微镜（原子力显微镜（AFM）的组成）的组成AFM的总体系统由显微镜主体、电控系统、微机数据处理和显示系统三部分组成5.微悬臂及其形变检测微悬臂及其形变检测5.1.制备方法制备方法1）将一个很细的金属丝或线圈弯曲900后，顶端经电化学刻蚀而得到针尖（曲率半径100nm）2）微刻技术首先在硅片刻出针尖形状，沉积上Si3N4，再把多余的Si刻蚀掉。（针尖曲率半径30nm）斯坦福大学Albrecht小组，1989利用（100）硅片来制备具有完整针尖的硅悬臂，曲率半径10nm。IBM Sindelfingers的Wolter小组，19895.2.微悬臂形变检测方法微悬臂形变检测方法 测量悬臂z方向的形变以及利用Hooke定律就能确定操作时的作用力隧道电流电容检测(极板间距10-6m，电容pF)光干涉激光束形变