原子力显微镜.pptx

主讲人：吴鉴昆明理工大学KunmingUniversityofScienceandTechnology材料测试分析方法原子力显微镜1

目录01扫描探针显微镜（SPM）简介02原子力显微镜（AFM）的原理03原子力显微镜（AFM）的结构04原子力显微镜（AFM）的成像模式和应用模式05原子力显微镜（AFM）的图像示例

01扫描探针显微镜（SPM）简介

一、扫描探针显微镜（SPM）简介电子显微镜扫描电镜SEM透射电镜TEM扫描探针显微镜SPM扫描隧道显微镜STM原子力显微镜AFM背散射电子二次电子俄歇电子吸收电子样品透射电子特征X射线阴极射线入射电子SEMTEMSEM和TEM：“看”样品SPM：“摸”样品望闻问切SPM原理：利用尖锐探针在样品表面上方扫描，通过探测针尖与样品间的相互作用差异获得样品的表面信息。

一、扫描探针显微镜（SPM）简介1nm0.1nm10nm100nm1μm10μm100μm1mm10mm晶体管头发原子近场光学显微镜光学显微镜扫描探针显微镜透射电子显微镜扫描电子显微镜光散射显微镜

一、扫描探针显微镜（SPM）简介扫描探针显微镜（SPM）原子力显微镜AFM扫描隧道显微镜STM扫描探针显微镜SPM原子力显微镜AFM扫描隧道显微镜STM测试原理原子间作用力隧道电流探针材质Si或Si3N4Pt/Ir或W样品导体、半导体或绝缘体导体或半导体衍生各类扫描力显微镜SFM

02原子力显微镜（AFM）的原理

二、原子力显微镜（AFM）的原理原子间作用力

AFM：“摸”样品望闻问切利用一个一端固定另一端有针尖的弹性微悬臂，在样品表面进行扫描，针尖和样品之间的相互作用力会随着它们之间距离的变化而变化，从而引起微悬臂的弹性形变，向针尖背面投射一束激光，通过激光反射在检测器上的位置不断发生变化，检测器检测到后转化为电信号送入反馈系统，输出反馈信号从而得到样品表面的信息。ABCD二、原子力显微镜（AFM）的原理

03原子力显微镜（AFM）的结构

三、原子力显微镜（AFM）的结构探针扫描系统检测器反馈系统图像显示系统图像处理系统（软件）计算机反馈系统检测器扫描系统悬臂相互作用力样品图像

1、探针一端固定另一端装有针尖的微悬臂微悬臂对原子间微弱的相互作用力极其敏感（小于0.01nm的形变）胡克定律：F=k·ΔZF-针尖和样品间的作用力k-微悬臂的弹性系数ΔZ-微悬臂形变量材质不同，形状不同，参数不同功能不同三、原子力显微镜（AFM）的结构

探针架三、原子力显微镜（AFM）的结构

2、扫描系统——扫描器1.2.3.4.5.扫描器高压和低压接头激光定位磨砂屏激光外壳影像通道壳激光调节器旋钮三、原子力显微镜（AFM）的结构

3、检测系统——检测器光电探测器增益放大器调节旋钮123三、原子力显微镜（AFM）的结构

4、反馈系统、图像显示系统、图像处理系统（图像处理软件）三、原子力显微镜（AFM）的结构

4、其他（光学影像系统、基座、样品盘、减震系统等）光学影像系统基座样品盘三、原子力显微镜（AFM）的结构

环境腔减震系统三、原子力显微镜（AFM）的结构

三、原子力显微镜（AFM）的结构

探针架Nose扫描Scanner样品盘Plate探针Tip光学系统CCD激光光电探测器三、原子力显微镜（AFM）的结构

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