探針顯微鏡技術(shù)及其應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-05-26 07:39 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 e)magnified view of the square marked in (b)。 (f)magnified view of the square marked in (c) [11]. 掃描探針顯微鏡的其他應(yīng)用 amp。通過(guò)顯微鏡探針可以操縱和移動(dòng)單個(gè)原子或分子 掃描探針顯微鏡的特點(diǎn)與應(yīng)用 ? 雙鏈 DNA吸附在石墨表面用 CH3(CH2)11NH2分子改性。操作過(guò)程是這樣的，將探針與表面接觸，然后使用自制的操縱硬件向一定方向移動(dòng)。 DNA分子的交存； 2個(gè)順著箭頭方向拉伸之后； ； d.用線性雙鏈 DNA的分散樣品寫(xiě)的 7個(gè)字母； b圖中的方塊部分； c圖中方塊的部分。 微米納米結(jié)構(gòu)表征，粗糙度，摩擦力，高度分布，自相關(guān)評(píng)估，軟性材料的彈性和硬度測(cè)試 高分辨定量結(jié)構(gòu)分析以及摻雜濃度的分布等各種材料特性 失效分析 : 缺陷識(shí)別，電性測(cè)量（甚至可穿過(guò)鈍化層）和鍵合電極的 摩擦特性 生物應(yīng)用 : 液體中完整活細(xì)胞成象，細(xì)胞膜孔隙率和結(jié)構(gòu)表征，生物纖維測(cè)量， DNA成像和局部彈性測(cè)量 硬盤(pán)檢查 : 表面檢查和缺陷鑒定，磁疇成象，摩擦力和磨損方式，讀寫(xiě)頭表 薄膜表征 : 孔隙率分析，覆蓋率，附著力，磨損特性，納米顆粒和島嶼的分布 掃描探針顯微鏡的特點(diǎn)與應(yīng)用 掃描探針顯微鏡的其他應(yīng)用 存在的問(wèn)題及其展望 存在的問(wèn)題 由于其工作原理是控制具有一定質(zhì)量的探針進(jìn)行掃描成像，因此掃描速度受到限制，檢測(cè)效率較其他顯微技術(shù)低； 由于壓電效應(yīng)在保證定位精度前提下運(yùn)動(dòng)范圍很?。壳半y以突破 100μm 量級(jí)），而機(jī)械調(diào)節(jié)精度又無(wú)法與之銜接，故不能做到象電子顯微鏡的大范圍連續(xù)變焦，定位和尋找特征結(jié)構(gòu)比較困難； 目前掃描探針顯微鏡中最為廣泛使用管狀壓電掃描器的垂直方向伸縮范圍比平面掃描范圍一般要小一個(gè)數(shù)量級(jí)，掃描時(shí)掃描器隨樣品表面起伏而伸縮，如果被測(cè)樣品表面的起伏超出了掃描器的伸縮范圍，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常甚至損壞探針。因此，掃描探針顯微鏡對(duì)樣品表面的粗糙度有較高的要求； 由于系統(tǒng)是通過(guò)檢測(cè)探針對(duì)樣品進(jìn)行掃描時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)推知其表面形貌，因此，探針的幾何寬度、曲率半徑及各向異性都會(huì)引起成像的失真（采用探針重建可以部分克服）。 存在的問(wèn)題及其展望 最新展望和應(yīng)用 1） 作為電子束發(fā)射裝置 由于 STM的針尖和樣品表面間存在隧道電流作用，因此可以利用它來(lái)作彈道電子注入。通過(guò)測(cè)量這個(gè)電流，Bell和 Kaiser得以測(cè)量埋在樣品表面下的肖特基勢(shì)壘的深度 [12][13]。這項(xiàng)技術(shù)被稱(chēng)作彈道電子發(fā)射顯微鏡（ BEEM）。自此以后，彈道電子發(fā)射譜被廣泛的應(yīng)用在其他方面的研究中 [12]，包括對(duì)肖特基勢(shì)壘的研究，對(duì)雙層結(jié)構(gòu)共振態(tài)的研究， CuPt型陣列的研究，量子點(diǎn)的研究上。 存在的問(wèn)題及其展望 新近發(fā)展起來(lái)一種技術(shù)叫做BEMM（彈道電子磁場(chǎng)譜） [14]，是 BEEM的技術(shù)加上巨磁阻效應(yīng)。它是和 ‘ 鐵磁－非鐵磁－鐵磁薄膜－半導(dǎo)體基底 ’ 一起使用的。在恒流模式下，通過(guò) STM針尖，將電子注入到該結(jié)構(gòu)上。電子在通過(guò)第一個(gè)鐵磁薄膜時(shí)將被自旋極化。極化的電子然后進(jìn)入鐵磁金屬－半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，如果兩個(gè)鐵磁薄膜是平行磁性 (P)的，則通過(guò)的效率最高，如果是反平行磁性的（ AP），則通過(guò)的效率最低（巨磁阻效應(yīng) [16]）。這就我們就可以通過(guò)隧穿電流大小的變化來(lái)研究薄膜磁性、彈道電子輸運(yùn)等過(guò)程 [15]。 存在的問(wèn)題及其展望 在自旋電子學(xué)方面的應(yīng)用也是振奮人心的。自旋電子學(xué)是利用電子的自旋的方向－（上或下）來(lái)表示傳統(tǒng)信息學(xué)里的 0和 1。目前這們新興學(xué)科所面臨的重大難題是足夠高的自旋注入效率。人們利用有磁性探頭的 STM,將自旋極化的彈道電子注入金屬－半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，來(lái)研究注入效率與異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的關(guān)系 [17]。人們發(fā)現(xiàn)真空的隧道結(jié)能夠有效地將自旋注入電子中，隧道結(jié)的邊界還能保存自旋極化。在 100K下，用一個(gè) 100％自旋極化的 STM探頭作為電子源將極化的電子注入 p型GaAs的表面，并同時(shí)記錄下了重組發(fā)光的極化程度，結(jié)果表明，高度自旋極化流 (92％ )能夠被注入GaAs[18]。 存在的問(wèn)題及其展望 2） 在生物學(xué)方面的應(yīng)用。 掃描探針顯微術(shù) (SPM ) 現(xiàn)已廣泛用于生物學(xué)研究 , 形成了一門(mén)新的學(xué)科 — 納米生物學(xué) (Nanobiology)[19]。
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