表面分析方法-資料下載頁
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【正文】 2022/8/28 HNUZLP 39 STM 恒高模式 點擊“ ZOOM”查看細節(jié) 右鍵點擊視頻外選擇退出 2022/8/28 HNUZLP 40 STM應(yīng)用 ? STM的主要功能是在原子級水平上分析表面形貌和電子態(tài)，后者包括表面能級性質(zhì)、表面態(tài)密分布、表面電荷密度分布和能量分布。主要應(yīng)用領(lǐng)域： – 表征催化劑表面結(jié)構(gòu)； – 人工制造亞微米和納米級表面立體結(jié)構(gòu)； – 研究高聚物； – 研究生物學(xué)和醫(yī)學(xué)； – 原位研究電化學(xué)電積； – 研究碳、石墨等表面結(jié)構(gòu)； – 研究半導(dǎo)體表面、界面效應(yīng)及電子現(xiàn)象； – 研究高溫超導(dǎo)體； – 研究材料中的新結(jié)構(gòu)和新效應(yīng)。 2022/8/28 HNUZLP 41 三、原子力顯微鏡（ AFM) 2022/8/28 HNUZLP 42 基本原理 ? AFM是使用一個一端固定而另一端裝有針尖的彈性微懸臂來檢測樣品表面形貌的。當(dāng)樣品在針尖下面掃描時，同距離有關(guān)的針尖－樣品相互作用力（既可能是吸引的，也可能是排斥的），就會引起微懸臂的形變，也就是說，微懸臂的形變是對樣品－針尖相互作用的直接測量； ? 控制針尖或樣品的 Z軸位置，利用激光束的反射來檢測微懸臂的形變，即使小于 檢測，只要用激光束將它反射到光電檢測器后，變成了 3~10nm的激光點位移，由此產(chǎn)生一定的電壓變化，通過測量檢測器電壓對應(yīng)樣品掃描位置的變化，就可得到樣品的表面形貌圖象。 2022/8/28 HNUZLP 43 2022/8/28 HNUZLP 44 AFM操作模式 2022/8/28 HNUZLP 45 ? 接觸式（ contact mode)： – 針尖始終同樣品接觸并在表面滑動，針尖－樣品間的相互作用力是兩者互相接觸的原子中電子間存在的庫侖排斥力，其大小通常為 10－ 8～ 10－ 11 N， AFM中樣品表面形貌圖象通常是采用這種排斥力模式獲得的。 – 接觸式通?？僧a(chǎn)生穩(wěn)定、高分辨圖象，但對于低彈性模量樣品，針尖的移動以及針尖－表面間的粘附力有可能使樣品產(chǎn)生相當(dāng)大的變形并對針尖產(chǎn)生較大的損害，從而在圖象數(shù)據(jù)中可能產(chǎn)生假象。 2022/8/28 HNUZLP 46 ? 非接觸式（ noncontact mode)： – 針尖在樣品表面的上方振動，始終不與樣品表面 接觸，針尖探測器檢測的是范德瓦耳斯吸引力和靜電力等對成象樣品沒有破壞的長程作用力； – 非接觸模式可增加顯微鏡的靈敏度，但分辨率要比接觸模式低，且實際操作比較困難。 2022/8/28 HNUZLP 47 ? 輕敲式（ tapping mode)： – 它是介于接觸式和非接觸式之間新發(fā)展起來的成象技術(shù)。在掃描過程中微懸臂是振蕩的并具有較大的振幅，針尖在振蕩時間斷地與樣品接觸； – 由于針 尖同樣品接觸，其分辨率通常幾乎與接觸式一樣好，但因為接觸是非常短暫的，剪切力引起的破壞幾乎完全消失。目前，輕敲模式已經(jīng)應(yīng)用到液體成象。 2022/8/28 HNUZLP 48 AFM應(yīng)用 ? AFM的主要功能同 STM一樣。一般而言，STM適于研究導(dǎo)體樣品，而難于研究絕緣樣品，由此發(fā)展起來的 AFM克服了STM的局限性，對導(dǎo)體和非導(dǎo)體樣品都適用； ? 由于工作原理和儀器結(jié)構(gòu)不同， AFM分辨本領(lǐng)要略低于 STM，且靈敏度和穩(wěn)定性均不如 STM。
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