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1、中国体视学与图像分析2006年第11卷第1期CHINESEJOURNALOFSTEREOLOGYANDIMAGEANALYSISVo.l11No.1March200653文章编号:1007-1482(2006)01-0053-06综述扫描电子显微镜与原子力显微镜技术之比较11112陈耀文,林月娟,张海丹,沈智威,沈忠英(1.汕头大学中心实验室,广东汕头515063;2.汕头大学医学院,广东汕头515031)摘要:SEM和AFM技术是最常用的表面分析方法。本文介绍了SEM和AFM两种技术的原理,描述了这两种技术在样品形貌结构、成分分
2、析和实验环境等方面的性能,比较了两种技术的特性和不足,充分利用两种技术的互补性,将两种技术结合使用,有助于更加深刻地认识样品的特性。关键词:原子力显微镜;扫描电子显微镜;表面形貌;化学成分+中图分类号:TG115.215.3,R319文献标识码:AThecomparisonofSEMandAFMtechniques11112CHENYaowen,LINYuejuan,ZHANGHaidan,SHENZhewei,SHENZhongying(1.CentralLaboratory,ShantouUniversity,GuangdongShantou
3、515063,China;2.MedicalCollege,ShantouUniversity,GuangdongShantou515031,China)Abstract:Scanningelectronmicroscopy(SEM)andatomicforcemicroscopy(AFM)arepowerfultoolsforsurfaceinvestigations.Thisarticledescribedtheprinciplesofthesetwotechniques,comparedandcontrastedthesetwotechniqueswithre
4、specttothesurfacestructureandcompositionofmaterials,andenvironmen.tSEMandAFMarecomplementarytechniques,byhavingbothtechniquesinananalyticalfacility,surfaceinvestigationswillbeprovidedamorecompleterepresentation.Keywords:atomicforcemicroscopy;scanningelectronmicroscopy;surfacestructur
5、e;composition显微镜由于受到衍射极限的限制,其分辨率只信息。能达到光波半波长数量级(0.3m),无法观察更小1982年,GerdBinnig和HeinrichRohrer在IBM的物体。1924年,德布罗意提出了微观粒子具有波公司苏黎世实验室共同研制成功了第一台扫描隧道粒二象性的概念,科学家们在物质领域找到了一种显微镜(ScanningTunnelingMicroscope,STM),使人波长更短的媒质电子,并利用电子在磁场中的运们首次能够真正实时地观察到单个原子在物体表面动与光线在介质中的传播相似的原理,研制出以电的排列方式和与表面电子行为有关的
6、物理、化学性子为光源的各类电子显微镜。扫描电子显微镜质。然而,由于STM的信号是由针尖与样品之间的(ScanningElectronMicroscopy,SEM)的设计思想,隧道电流的变化决定的,只适用于研究电子性导体早在1935年便已被提出来了,1942年,英国首先制和半导体样品,为了克服STM的不足之处,STM的成实验室用的扫描电镜,主要应用于大样品的形貌发明者Binnig等又在1986年发明了原子力显微镜分析,但由于成像的分辨率很差,照相时间太长,所(AtomicForceMicroscope,AFM)。AFM是通过探测以实用价值不大。随着电子工业技术水平的不
7、断发探针与被测样品之间微弱的相互作用力(原子力)展,到1965年开始生产商品扫描电镜,近数十年来,来获得物质表面形貌的信息,分辨率可达原子级水SEM各项性能不断提高,如分辨率由初期的50nm平。之后,以STM和AFM为基础,衍生出扫描探针发展到现在约0.5nm,功能除样品的形貌分析之外,显微镜(ScanningProbeMicroscope,SPM)家族,包括现在可获得特征X射线,背散射电子和样品电流等扫描隧道显微镜、原子力显微镜、磁力显微镜、静电收稿日期:2005-08-01基金项目:国家自然科学基金资助(No.30470900);汕头大学研究与发展基金资助
