stm-afm-lfm三種光學(xué)納米測量技術(shù)介紹

1、1,,,,,,三種光學(xué)納米測量技術(shù),北京交通大學(xué),,2,,目錄,Contents,,,,,,,1,掃描隧道顯微鏡 STM,,2,原子力顯微鏡 AFM,,3,激光力顯微鏡 LFM,,,,光學(xué)納米測量技術(shù),將納米尺度的空間變化轉(zhuǎn)化為目前科技技術(shù)能夠接收和處理的信息,變換成什么信息？,怎么變換？,電流電壓變化、相干光干涉的條紋變化、電容的變化、受力的變化等等。。。。。。,3,,,,,原子尺寸：10-10m

2、,,光學(xué)納米測量技術(shù)（1）- - -STM,隧道電流效應(yīng),原理圖,間距S<1nm,4,,,,,,光學(xué)納米測量技術(shù)（1）- - -STM,根據(jù)針尖與樣品間相對運(yùn)動(dòng)方式的不同，STM有兩種工作模式,起伏較大,起伏較小 <1nm,5,,,,,,,光學(xué)納米測量技術(shù)（1）- - -STM,缺點(diǎn)一：在恒電流工作模式下，有時(shí)它對樣品表面微粒之間的某些溝槽不能夠準(zhǔn)確探測,缺點(diǎn)二：STM所觀察的樣品必須是導(dǎo)體,6,,,,,7,,當(dāng)原子和原子

3、之間距離很近時(shí)，它們之間電子云的排斥力作用比原子核和電子云的吸引力要大，所以合力表現(xiàn)為斥力。當(dāng)2個(gè)原子分開一段距離時(shí)，電子云之間的排斥力作用比原子核和電子云的吸引力要小，故合力表現(xiàn)為引力。,7,,,,,,光學(xué)納米測量技術(shù)（2）- - -AFM,原理分析,8,,,,,微懸臂,,對力傳感器的要求：低的力彈性系數(shù)高的橫向剛性高的共振頻率帶有盡可能尖的針尖傳感器帶有鏡子或者電極,檢測微懸臂彎曲的三種方法（一）---隧道電流法,帶針尖的

4、微懸臂+STM,9,,,,,,光學(xué)納米測量技術(shù)（2）- - -AFM,優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高不需要特別的檢測手段，只需要在STM上稍作改進(jìn)缺點(diǎn)：當(dāng)微懸臂上產(chǎn)生隧道電流的部位被污染時(shí)，其性能下降,檢測微懸臂彎曲的三種方法（二）---電容檢測法,10,,,,,,光學(xué)納米測量技術(shù)（2）- - -AFM,檢測微懸臂彎曲的三種方法（三）---光學(xué)檢測法,干涉法、反射法,11,,,,,,光學(xué)納米測量技術(shù)（2）- - -AFM,缺點(diǎn)：掃描成像過程中，

5、由于針尖在樣品表面上拖拽而產(chǎn)生的橫向作用力和樣品表面吸附層對針尖產(chǎn)生的表面張力的影響，容易對樣品成像造成破壞，故其應(yīng)用受到限制。,12,,,,,,光學(xué)納米測量技術(shù)（2）- - -AFM,,光學(xué)納米測量技術(shù)（3）- - -LPM,13,,,,,在探針底端安裝一個(gè)壓電能量轉(zhuǎn)換器，將電流轉(zhuǎn)化為探針的振動(dòng)，其振動(dòng)頻率恰好高于探針的最低共振頻率，它能對驅(qū)動(dòng)信號其放大作用。當(dāng)這種受迫振動(dòng)的探針調(diào)節(jié)到式樣表面的時(shí)（通常2-20nm），探針與試樣表面之