探針顯微技術(shù)sppt課件(參考版)
2025-05-06 23:57本頁面
【正文】 ? 6．從 AFM的力－距離曲線中能得到什么信息？ 。 ? 4． STM和 AFM的工作原理。 ? d 納米結(jié)構(gòu)加工 ? 用 AFM技術(shù)能搬運(yùn)分子、原子，構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)器件，可以用 AFM在某些金屬表 AFM這一性質(zhì)，在薄膜表面形成納米級(jí)的點(diǎn)陣，以實(shí)現(xiàn)超密度信息存儲(chǔ)等等。 ? c 生物材料 ? 一些生命過程，如 DNA復(fù)制，蛋白質(zhì)合成、神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞等過程都由分子間作用力控制， AFM的高靈敏度成為探測(cè)這些微弱作用力的有力工具。例如： LB膜的自組裝膜（ SAMs）都可以在物質(zhì)表面沉積一層排列有序的致密的單分子膜，可以利用AFM橫向力模式研究 LB膜和自組裝膜的摩擦力，發(fā)現(xiàn)自組裝膜的潤(rùn)滑效果好于 LB膜。 ? 例如：用導(dǎo)電 AFM研究發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)完整碳納米管的電阻明顯比結(jié)構(gòu)有缺陷的碳納米管電阻小。除了可獲得原子級(jí)分辨率的圖像，還可以進(jìn)行納米顆粒、納米薄膜、納米管等材料的研究。 ? c 檢測(cè)系統(tǒng)：光束偏轉(zhuǎn)型，激光器常用 670nm ? d 反饋控制系統(tǒng)：保持光束偏轉(zhuǎn)恒定，變化 z方向的距離，得到三維掃描成像。 ? a 微懸臂、針尖 ? 微懸臂對(duì) AFM的分辨率影響大，其材料、設(shè)計(jì)、形狀、結(jié)構(gòu)都是非常重要的，為了達(dá)到原子級(jí)的分辨率，微懸臂的力常數(shù)必須非常小，即 nN級(jí)的力的變化，必須能檢測(cè)出來。在掃描過程中，通過反饋電路調(diào)整相位移恒定，就可以得到表面形貌圖像，分辯率在 z方向?yàn)?。 ? iii 光學(xué)檢測(cè)法 ? 光學(xué)檢測(cè)法中常用干涉法和光束偏轉(zhuǎn)法兩種。 ? i 隧道電流法 ? 檢測(cè)原理同 STM將微懸臂作為一個(gè)電極，傳感器作為另一個(gè)電極，當(dāng)兩者之間距離變化時(shí)，隧道電流發(fā)生相應(yīng)地變化， 電路，保持隧道電路恒流 /恒高。 ? 由于 AFM利用的是針尖 / 樣品表面作用力，所以不受樣品導(dǎo)電性能的影響。 ? STM：針尖與樣品表面之間隧道電流的變化。 原子間范德華力 ? 微懸臂會(huì)發(fā)生微小的彈性變形，針尖和樣品之間的力 F，與微懸臂的變形△ Z之間服從 Hooke定律， F＝ h ? 當(dāng)樣品靠近針尖時(shí)，兩者之間是范德華引力，當(dāng)進(jìn)一步接近時(shí)，變成范德華斥力，一般為 108106N。顯然， AFM比 STM應(yīng)用范圍更廣，可以在空氣、真空、滲液等條件下進(jìn)行測(cè)定，從測(cè)試內(nèi)容也更加豐富，除了觀察各種材料的表面結(jié)構(gòu)，還可以研究材料硬度、強(qiáng)性、塑性、摩擦等力學(xué)性能，同時(shí)還能進(jìn)行原子、分子的操縱（移動(dòng)）、納米尺寸的結(jié)構(gòu)加工和超高密度信息存儲(chǔ)等。為了解決 STM的局限性，斯坦福大學(xué)的Binning等人在 1986年發(fā)明了原子力顯微鏡，同樣能對(duì)高定向石黑（ HOPG、導(dǎo)電）和高定向熱解氮化硼（ HOPBN、絕緣體）獲得原子級(jí)分辨率的圖像。s時(shí)，即可燒出56nm，深為 17 nm的孔，以這種方式進(jìn)
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