实验-原子力显微镜.ppt

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1、实验-原子力显微镜 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、实验目的一、实验目的n1.了解原子力显微镜的工作原理及工作特点；n2.了解原子力显微镜在材料科学中的应用；2.1 原子力显微镜特点原子力显微镜特点2.成像原理成像原理将一个对微弱力及其敏感的长为将一个对微弱力及其敏感的长为100-200微米微米的的Si或或Si3N4材料的微悬臂一端固定，另一端材料的微悬臂一端固定，另一端有一个针尖，针尖与样品表面轻轻接触，针有一个针尖，针尖与样品表面轻轻接触，针

2、尖尖端原子与样品表面原子间的及其微弱的尖尖端原子与样品表面原子间的及其微弱的作用力，使微悬臂发生弯曲，通过检作用力，使微悬臂发生弯曲，通过检测微悬测微悬臂背面反射出的红色激光光点在一个光学检臂背面反射出的红色激光光点在一个光学检测器上的位置的变化可以转换成力的变化测器上的位置的变化可以转换成力的变化（被反射激光点位置变化或是微悬臂梁弯（被反射激光点位置变化或是微悬臂梁弯曲的变化与力的变化成正比），曲的变化与力的变化成正比），通过控制通过控制针尖在扫描过程中作用力的恒定同时测量针尖在扫描过程中作用力的恒定同时测量针尖纵向的位移量，从而最终还原出样品针尖纵向的位移量，从而最终还原出样品表面的形貌像

3、。表面的形貌像。2.2 原子力显微镜工作原理原子力显微镜工作原理表面形貌和材料如何测量n 返回X YZMover垂直信號的變化垂直信號的變化即樣本的表面變化即樣本的表面變化Cantilever 擺動擺動的方向的方向X YZMoverCantilever 擺動擺動的方向的方向水平信號的變化水平信號的變化即樣本的材質變化即樣本的材質變化原子力显微镜工作方式原子力显微镜工作方式ExpulsiveforceatomatomAttractive forceatomatom2.3 原子力显微镜（AFM）应用nAFM可以在大气、真空、低温和高温、不同气可以在大气、真空、低温和高温、不同气氛以及溶液等各种环境

4、下工作，且不受样品导氛以及溶液等各种环境下工作，且不受样品导电性质的限制，因此已获得比电性质的限制，因此已获得比STM更为广泛的更为广泛的应用。主要用途：应用。主要用途：n1.导体、半导体和绝缘体表面的导体、半导体和绝缘体表面的高分辨成像高分辨成像n2.生物样品、有机膜的生物样品、有机膜的高分辨成像高分辨成像n3.表面化学反应研究表面化学反应研究n4.纳米加工与操纵纳米加工与操纵n5.超高密度信息存储超高密度信息存储n6.分子间力和表面力研究分子间力和表面力研究n7 摩擦学及各种力学研究摩擦学及各种力学研究n8 在线检测和质量控制在线检测和质量控制 返回IBM科学家首次拍下单分子照片二氧化锡薄

5、膜分选和搬运火星土壤遭疟疾感染的人体红血球和蓝藻 返回不同氧分压不同氧分压ZnO薄膜形貌薄膜形貌共析钢不同腐蚀时间表面形貌共析钢不同腐蚀时间表面形貌AFM的缺点n 受样品因素限制较大（不可避免）针尖易磨钝或受污染（磨损无法修复；污染清洗困难）针尖样品间作用力较小 近场测量干扰问题 扫描速率低 针尖的放大效应3.实验步骤实验步骤n3.1 样品制备n3.2 安装探针，扫描器n3.3 安装样品并调试激光位置，参数设置n3.4 图像扫描4.实验报告要求实验报告要求n4.1 实验目的实验目的n4.2 原子力显微镜工作原理，特点，原子力显原子力显微镜工作原理，特点，原子力显微镜应用；微镜应用；n4.3 实验内容实验内容n 磁控溅射磁控溅射ZnO,镀锌薄膜表面形貌观察；镀锌薄膜表面形貌观察；