扫描探针显微技术及其应用教学课件

扣描锞针显微镜技术及其痃用主要内容扫描探针显微镜的产生扫描探针显微镜的原理与特点■扫描探针显微镜的应用存在的问题及其展望扫描探针显微镜的产生的必然性●表面结构分析仪器的局限性Ruska1933年电子显微镜Knoll透射场电场离电子低能光电扫描电子子显子显探针电子子能电子显微微镜微镜衍射谱显微扫描探针显微镜的产生的必然性低能电子衍射样品具有周期性结构X射线衍射高分辨透射电子显微镜用于薄层样品的体相和界面研究光学显微镜和不足分辨出表面原子扫描电子显微镜X射线光电子只能提供空间平均的电子结构能谱信息场电子显微镜和只能探测在半径小于100m的针尖上的原子场离子显微镜结构和二维几何性质,且制样技术复杂扫描探针显微镜的产生的必然性纳米科技突飞猛进的发展e-Conanocrystalscoatedbyamonolayerfpoly(acrylicacid)block-polystyrene[21Dendrimer-likeGoldNanoparticle[3]CarbonNanotibersllNanotubeDNATranslocationinInorganicNanotubes[4Diameter-DependentGrowthDirectionofEpitaxialSiliconNanowires扫描探针显徽镜的产生1982年m扫描隧道显微镜人类第一次能够实时oControllerQstageoScanner地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理、化学性质,在表面科学、材料科学、生命科学等领域的c21研究中有着重大的意义和广阔的应用前景,被国际科学界公认为八十年代世界十大科技成就之扫描探针显徽镜的产生扫描隧道显微镜(STM)原子力显微镜(AFM)扫描近场光学显微境扫描探针显微镜(SNOM)(SPM)弹道电子发射显微镜(BEEM)扫描力显微镜(SFM)扫描探针显微镜的原理当探针与样品表面间距小到纳米级时,按照近代量子力学的观点,由于探针尖端的原子和样品表面的原子具有特殊的作用力,并且该作用力随着距离的变化非常显著。当探针在样品表面来回扫描的过程中,顺着样品表面的形状而上下移动。独特的反馈系统始终保持探针的力和高度恒定,一束激光从悬臂梁上反射到感知器,这样就能实时给出高度的偏移值。样品表面就能记录下来,最终构建出三维的表面图。Sbiobabnbioiebofobiniog456扫描探针显微镜的特点这1.分辨率高横向分辨率可达(S)TEME0.1nmHMA纵向分辨率可达0.0InmFIA横向标度/nmM:高分辨光学显微镜;PcM:相反差显微镜;(S)TEM:(扫描)透射电子显微镜;FIM场离子显微镜;REM:反射电子显微镜扫描探针显微镜的特点2、可实时地空得到实时间中表面的三维图像,可用于具有周期性或不具备周期性的表面结构研究。应用:可用于表面扩散等动态过程的研究。3、可以观察单个原子层的局部表面结构,而不是体相或整个表面的平均性质。应用:可直接观察到表面缺陷、表面重构、表面吸附体的形态和位置,以及由吸附体引起的表面重构等4、可在真空、大气、常温等不同环境下工作,甚至可将样品浸在水和其它溶液中,不需要特别的制样技术,并且探测过