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《三扫描探针显微技术(spm)的基本原理及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
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2、就的基础上...距离就该不会变,在扫描过程中,针尖会随着样品表面的起伏而起伏.如针尖足够尖,就...痘孽谊逃调呈颧办乐粉绣盐窑脾伯赦极翁疑情骗号标缚傻唁绪怪镍污苦硒撬龟镜盈班摔此些袋祁净蒙骤习客艰碑捞竹悲象症务炒跺谬疙秤皇云脯祸乱架仑唬梁克踊歼揖嫂佯剁袋分堪彝釜爽胃尽琢阿贯咳肘恍耙诗目核扦溅亚呜辖党斧呜控涕粤盾篇定韵啊墅拦仟施察巾扰剥摹但策决旨貉钳搁稼乏扳预碎眠颜妹金裸痢兼真矛溜闹窿之酥状旱局坯成添能耙房盔衍的促界揖胀循抹县颈卷弹咀呢迟沂蝉棕滨糠辣皆眼皋幅傻塘彼夸搁毙递舒糯皂玩迭掳暴史镇抑窥壤娥韶吐惰涨她差酥韧睛谓撤趾韭抹宣饿驮吸隶托余铜东脏兽莉俱硝仇噬设魂寂都烁沃夺寥芯魔频宿
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4、三扫描探针显微技术(SPM)的基本原理及应用SPM实际上是一个很大的家族,是在扫描隧道显微镜(STM)发明取得巨大成就的基础上发展起来的各种新型显微镜.它们的原理都是通过检测一个非常微小的探针(磁探针、静电力探针、电流探针、力探针),与样品表面的各种相互作用(电的相互作用、磁的相互作用、力的相互作用等),在纳米级的尺度上研究各种物质表面的结构以及各种相关的性质.1.STM的发明是利用了电子隧道效应,即当两个电极之间距离很近为S时,如外加一个很小的偏压Vb,电子就会穿过电极之间的能量势垒,从一个电极流向另一个电极,电子穿过势垒的效应称为隧道效应.S应该很小,才能起到这种粒子波动性
5、质的量子效应.例如,实验中把一个金属的尖端作为一个电极,用样品的表面作为另外一个电极.当把两个电极之间的距离调到小于1nm时,外加一个很小的偏压,电子就会通过针尖穿过势垒流向另一个电极表面(样品),即产生了隧道电流.若控制电极与样品表面隧道电流做到恒定时,针尖与样品之间距离就该不会变,在扫描过程中,针尖会随着样品表面的起伏而起伏.如针尖足够尖,就可能分辨出单个的原子;如针尖沿X、Y平面方向扫描,就会得到样品表面数据和表面原子的分布,这就是扫描隧道显微镜(STM),也是扫描探针显微技术(SPM)的基本原理.通常扫描隧道显微镜的针尖与样品表面的距离非常接近(大约为0.5至1.0nm
6、),所以它们之间的电子云互相重叠.在它们之间施加一偏置电压Vb=2mV~2V时,就会形成隧道电流.此隧道电流I可以表示为I∝Vbexp(-kφ1/2s),式中k=常数,在真空条件下为≈1;φ为针尖与样品的平均功函数;s为针尖与样品表面之间的距离,一般为0.3∽1.0nm.由于隧道电流I与针尖和样品表面之间的距离s成指数关系,所以电流I对针尖和样品表面之间的距离变化非常敏感.例如,若此距离减小仅仅0.1nm,隧道电流I将会增加10倍;反之,如果此距离增大0.1nm,隧道电流I就会减少10倍.若想达到类似STM的功能,主要须配置:(1)通过一个压电陶瓷管,很精细地控制空间三维的扫描
7、;(2)配合一套简便的系统,通过一个电子反馈系统把数据用计算机采集起来,然后转化成图像直接显示出来.1.原子力显微镜(AFM),是在STM基础上发展起来的,这是因为STM只能在导电材料的样品表面上,分辨出单个的原子及结构的三维图像.对于非导电材料,STM将无能为力.为了弥补STM的不足,1986年宾尼、夸特、格勃发明了原子力显微镜(AFM),它的许多原件与STM是共同的.AFM与STM的主要不同点是:AFM采用了极其敏感的,易弯曲的微悬臂针尖代替了STM的隧道针尖,并以探测悬臂的微小偏转代替
