扫描隧道、原子力显微镜.ppt

扫描隧道显微镜STM 100nm HIV 《作为本征值问题的量子化》 EUO 透射率 a/nm 0.1 0.2 0.5 10.0 D 0.101 V a 压电陶瓷上的电压反应了表面的起伏 压电陶瓷 压电陶瓷精度：1nm/V 样品必须是导体，至少是半导体 真空环境 二维像 原子力显微镜AFM 1982年,Gerd Binnig 和Heinrich Rohrer 悬臂 长： 100~200μm 宽： 10~40μm 厚： 0.3~20μm 弹性系数：0.005N×m-1 共振频率：10kHZ 探针 由Si 或Si3N4经光刻技术制成 检测系统 光反射法、光干涉法、隧道电流法、电容检测法等 检测系统 AFM对样品扫描的精确控制是靠扫描器来实现的．扫描器中装有压电转换器．压电装置在X，Y，Z三个方向上精确控制样品或探针位置。 钛锆酸铅[Pb(Ti,Zr)O3]制成的压电陶瓷材料 1mv~1000V的电压信号转换成十几分之一纳米到几微米的位移。 灵敏度 探测器 激光器 悬臂 分子间力 工作方式 接触式 非接触式 敲打式 1.接触成像方式 探针与被测表面距离约为1nm，通过斥力来使悬臂发生弯曲。 2.非接触成像方式 探针与被测表面距离在几纳米到几十纳米之间，通过引力来使悬臂发生弯曲，通常在10-12N左右，导致的弯曲可使探针以接近于其自身共振频率及几纳米到数十纳米的振幅振动。 3.敲击成像方式 悬臂在试样表面上方以其共振频率振荡，针尖仅仅是周期性地短暂地接触、敲击样品表面，它在一定程度上减小样品对针尖的粘滞现象。 1.接触成像方式 优点：扫描速度快，垂直方向分辨率最高。 缺点：横向力大，横向分辨率差，针尖容易损伤软质样品。 2.非接触成像方式 优点：不会损伤样品。 缺点：分辨率低，扫描速度慢。 3.敲打成像方式 优点：横向力影响很小，图像分辨率高，适于观察软质、粘稠样品。 缺点：扫描速度较第一种差。 1.优点 极高分辨率 对样品、环境没特别要求 可进行原子操作 1988，Albrecht，聚合物膜 1.缺点 成像范围小 扫描速度慢 受探针限制太大