探针显微技术学习教案

1、会计学1探针显微探针显微(xin wi)技术技术第一页，共56页。第二代为电子显微镜第二代为电子显微镜 20世纪三十年代早期卢斯卡（E.Ruska）发明了电子显微镜，使人类能”看”到病毒等亚微米的物体，它与光学显微镜一起成了微电子技术的基本(jbn)工具。扫描电子显微镜（横向分辨率35nm），不能用来直接观察分子和原子。第2页/共56页第二页，共56页。第三代为扫描第三代为扫描(somio)(somio)探针显微镜探针显微镜 也可简称为纳米显微镜。1981年葛宾尼和罗雷尔发明了扫描隧道显微镜（STM），使人类实现了观察单个原子的原望；1985年比尼格应奎特（）发明了可适用于非导电样品的原子力显

2、微镜（AFM），也具有原子分辨率，与扫描隧道显微镜一起构建了扫描探针显微镜（SPM）系列。扫描探针技术（STM横向0.10.2 nm，纵向0.01nm）,可以直接观察分子、原子。 STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子(dinz)行为有关的物化性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一为表彰STM的发明者们对科学研究所作出的杰出贡献，1986年宾尼和罗雷尔被授予诺贝尔物理学奖金第3页/共56页第三页，共56页。第4页/共56页第四页，共56页。三代三代(sn di)(

3、sn di)显微镜的观察范围及典型物体显微镜的观察范围及典型物体 第5页/共56页第五页，共56页。扫描扫描(somio)探针显微镜的特点探针显微镜的特点 透射电镜点分辨(0.30.5nm)晶格分辨(0.10.2nm) 高真空 室温 小 接近SEM,但实际上为样品厚度所限，一般小于100nm. 扫描电镜610nm 高真空 室温 小 10mm (10倍时)1m (10000倍时) 场离子显微镜 原子级 超高真空 3080K 有 原子厚度 第6页/共56页第六页，共56页。第7页/共56页第七页，共56页。第8页/共56页第八页，共56页。第9页/共56页第九页，共56页。第10页/共56页第十页

4、，共56页。第11页/共56页第十一页，共56页。第12页/共56页第十二页，共56页。第13页/共56页第十三页，共56页。隧道电流的变化隧道电流的变化(binhu)(binhu)曲线曲线 R o 与 样 品 表 面 相 关 的 参 数与 样 品 表 面 相 关 的 参 数(cnsh)；Z有有0.1nm的变化；的变化； IT即有数量级的变化即有数量级的变化隧道电流隧道电流(dinli)(dinli)的变化曲线的变化曲线 第14页/共56页第十四页，共56页。第15页/共56页第十五页，共56页。第16页/共56页第十六页，共56页。第17页/共56页第十七页，共56页。第18页/共56页第十

5、八页，共56页。第19页/共56页第十九页，共56页。第20页/共56页第二十页，共56页。第21页/共56页第二十一页，共56页。第22页/共56页第二十二页，共56页。第23页/共56页第二十三页，共56页。第24页/共56页第二十四页，共56页。第25页/共56页第二十五页，共56页。第26页/共56页第二十六页，共56页。第27页/共56页第二十七页，共56页。第28页/共56页第二十八页，共56页。第29页/共56页第二十九页，共56页。第30页/共56页第三十页，共56页。第31页/共56页第三十一页，共56页。nTCNQ通过给受体之间部分通过给受体之间部分电荷电荷(dinh)移形

6、成复合物晶体移形成复合物晶体分解温度为分解温度为195，当施加于，当施加于STM的的Pt-Ir针尖上的为针尖上的为6V，停，停留在局部留在局部100s时，即可烧出时，即可烧出56nm，深为，深为17 nm的孔，以这的孔，以这种方式进行数据存储。种方式进行数据存储。第32页/共56页第三十二页，共56页。第33页/共56页第三十三页，共56页。广，可以在空气、真空、渗液广，可以在空气、真空、渗液等条件下进行测定，从测试内等条件下进行测定，从测试内容也更加丰富，除了观察各种容也更加丰富，除了观察各种材料的表面结构，还可以研究材料的表面结构，还可以研究材料硬度、强性、塑性、摩擦材料硬度、强性、塑性、

7、摩擦等力学性能，同时等力学性能，同时(tngsh)还还能进行原子、分子的操纵（移能进行原子、分子的操纵（移动）、纳米尺寸的结构加工和动）、纳米尺寸的结构加工和超高密度信息存储等。超高密度信息存储等。第34页/共56页第三十四页，共56页。时，变成范德华斥力，一般为时，变成范德华斥力，一般为10-8-10-6N。第35页/共56页第三十五页，共56页。原子间范德华力第36页/共56页第三十六页，共56页。第37页/共56页第三十七页，共56页。第38页/共56页第三十八页，共56页。第39页/共56页第三十九页，共56页。第40页/共56页第四十页，共56页。第41页/共56页第四十一页，共56页。第42页/共56页第四十二页，共56页。第43页/共56页第四十三页，共56页。第44页/共56页第四十四页，共56页。第45页/共56页第四十五页，共56页。第46页/共56页第四十六页，共56页。第47页/共56页第四十七页，共56页。a）未热处理薄膜样品b）热处理薄膜样品第48页/共56页第四十八页，共56页。第49页/共56页第四十九页，共56页。第50页/共56页第五十页，共56页。第51页/共56页第五十一页，共56