第二章 afm操作手册.pdf

扫描探针显微镜 Scanning Probe Microscope (SPM) 报告人：潘丹梅 2007.12 主要内容 1. 简介 2. 功能及应用 3. SPM基本组成 4. 原子力显微镜(AFM) 5. 磁力显微镜(MFM) 6. 扫描隧道显微镜（STM) 7. 制样简介与讨论 一、简介 • 扫描探针显微镜(SPM)包含一系列显微镜 – 利用尖锐探针在表面扫描 – 检测针尖-样品间相互作用力 – 进行表面形貌成像和表面性质的研究 扫描探针显微镜 （SPM) 扫描隧道 原子力显 摩擦力 磁力显微 化学力显 等等 显微 微镜 显微镜 镜 微镜 （STM) （AFM ） （LFM) （MFM） （CFM） 发展历史 1982年G.Binnig和H.Rohrer等成功研制了一种显微镜—— 扫描隧道显微镜( Scanning Tunneling Microscope，STM) 使得人们能够以原子级的分辨率来观察微观世界，研究原 子、分子的空间排列方式及其物理、化学性质。为此 G.Binnig和H.Rohrer获得了1986年的诺贝尔物理学奖。 1986年Bining、Quate和Gerber发明了原子力显微镜 (Atomic Force Microscope，AFM) 。AFM不受样品导电性的 限制，而且还可以在空气、液体等环境中对样品进行观测。 更重要的是AMF还能以较高的分辨率（X-Y方向上0.1-1.0 nm ，Z方向上0.01nm ）给出样品表面形貌的三维信息。 二、功能及应用 SPM是一种利用探针与样品的不同相互作用 来探测表面或界面在纳米尺度上的物理和化学性 质的新型表面分析仪器。 与SEM、TEM、FIM等其他的表面分析技术 相比(见表1)，SPM具有的独特优点。 破坏 分辨率 工作环境 温度 检测深度 程度 SPM： 原子力显微镜 STM：原子级 实环境、大气、 STM 1-2 室温或 ： 个原子层 (AFM) (0.1nm- 0.01nm) AFM 100 m 溶液、真空 低温 无 ： μ 量级 扫描隧道显微镜 AFM ：原子级 (STM) (0.1nm) 接近SEM，但 点分辨 (0.3~0.5nm) 透射电镜(TEM)