大学物理实验--电子显微技术系列实验

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1、电子显微技术系列实验扫描隧道显微镜(STM)1蒸发法真空镀膜装置5扫描隧道显微镜(STM)图1:扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜（STM）由STM头部，电子学处理部分，减震系统以及计算机系统（含软件）组成。 图2:STM头部STM头部由支架、针尖驱动机构（扫描器）、针尖和样品组成。是STM仪器的工作执行部分。 图3:探针及样品[参考]针尖制备 图4:机械成型法制备针尖针尖的材料主要有金属钨丝、铂-铱合金丝等针尖表面往往覆盖着一层氧化层，或吸附一定的杂质，这经常是造成隧道电流不稳、噪音大和扫描隧道显微镜图象的不可预期性的原因。因此，每次

2、实验前，都要对针尖进行处理。目前制备针尖的方法主要有电化学腐蚀法、机械成型法等。钨针尖的制备常用电化学腐蚀法。而铂-铱合金针尖则多用机械成型法。 图5:安装探针 图6:电子学控制箱电子学控制箱是仪器的控制部分，主要实现形貌扫描的各种预设的功能以及维持扫描状态的反馈控制系统。蒸发法真空镀膜装置图1:蒸发法真空镀膜装置蒸发法真空镀膜装置由DM-300镀膜机和干涉显微镜测厚设备组成。 图2:DM-300镀膜机本仪器主要由真空系统、镀膜室（钟罩）、提升机构、电器控制组成。可用蒸发法镀制光学元件的各种透射膜、反射膜及各种滤光膜，电学膜或装饰

3、性薄膜。 图3:旋片式机械泵旋片式机械泵是一种气压传输泵，它用油来保持密封并依靠机械方法不断地改变泵内吸气空腔的体积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而获得真空。它是一种低真空泵，常被作为粗抽泵和前级泵。其性能参数主要有极限压强和抽气速率。 图4:蒸发源电阻加热装置，通以电流，使蒸镀材料从固相变为液相，再由液相变为气相，再由气相淀积在衬底上形成薄膜。 图5:扩散泵是一种气压传输泵，利用高速喷射的油蒸气和气体分子碰撞，由于射流具有高流速(约200米/秒)、高密度、高分子量(300-500)，故能有效地带走气体分子。工作过程为油蒸发-

4、喷射-凝结，重复循环。扩散泵不能单独使用，一般采用机械泵为前级泵，以满足出口压强(最大40Pa)，如果出口压强高于规定值，抽气作用就会停止。 图6:储气罐储气罐为置于机械泵、扩散泵之间的真空容器，为防止油蒸气反扩散以及暂停时机械泵时储存扩散泵抽出的气体。 图7:干涉显微镜干涉仪和显微镜的组合，将被测件和标准光学镜面相比较，用光波波长作为尺子来衡量工件表面的不平深度，用显微物镜进行高倍放大后再行观察和测量。 图8:CCD图样接收器 图9:干涉显微镜的显微目镜取下，换上CCD,把干涉条纹转换到计算机的显示屏上，便于观察和测量。 图10

5、:计算机及软件薄膜样品台阶处的干涉条纹，由于薄膜样品的两个表面有光程差，干涉条纹发生了弯曲，通过测量条纹的偏移和条纹间距，即可计算出台阶高度（薄膜厚度）。