纳米材料7.pptx

;3.2 扫描电子显微镜;观察纳米材料;;3.3 透射电子显微镜;;;;;工作原理：以高能电子（50 ～200keV）穿透样品，根据 样品不同位置的电子透射强 度不同或电子透过晶体样品 的衍射方向不同，经过后面 电磁透镜的放大后，在荧光 屏上显示出图像。 TEM分辨率达0.3nm，晶格 分辨率达到0.1-0.2nm。;;;;;;(002) ZnO;;;小结：;3.4 扫描隧道显微镜(STM);20世纪80年代初期，IBM公司苏黎世实验室的两位科学家比尼格 和罗勒尔发明了扫描隧道显微镜。这种新型显微仪器的诞生，使 人类能够实时地观测到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，对表面科学、材料科学、生命科学以 及微电子技术的研究有着重大意义和重要应用价值。为此，这两 位科学家与电子显微镜的创造者卢斯卡教授一起荣获1986年诺贝 尔物理奖。;;;;;;;在对样品进行扫描过程中保持 针尖的绝对高度不变；于是针 尖与样品表面的局域距离将发 生变化，隧道电流I的大小也 随着发生变化；通过计算机记 录隧道电流的变化，并转换成 图像信号显示出来，即得到了 STM显微图像。;恒高模式;STM由三部分组成，即：探针及扫描器，电 子学控制和计算机数据处理和显示 。;;;;;Structure of Sodium Chloride;中国第一批扫描隧道显微镜诞生记;科研成果 1、研制成功了计算机控制的扫描隧道显微镜（STM） 2、研制成功了我国第一台原子力显微镜（AFM） 3、第一台激光原子力显微镜 4、低温扫描隧道显微镜（STM） 5、弹道电子发射显微镜 6、超高真空扫描隧道显微镜 7、在原子或分子级分辨率的水平上，解释了材料表面 结构与样品制备、形成条件的关系 中国科学院院士，现任中国科学院院 长，党组书记，学部主席团执行主席，;?;与此同时，在上海中科院上海原子核所的李民乾研究员 思考着怎么从依赖庞大设备的应用核物理研究转向同样 有价值的“小科学”？ STM是一个理想方向！于是他 决心放弃熟悉的、自己亲自发展起来的多项核分析技术 ，转向扫描隧道显微学及其应用领域。他与胡均、顾敏 明和徐耀良等一起详细研究了STM的各种设计，觉得 STM的特点是多参数的数据收集和处理，这正是核物理 实验中最熟悉的方式，国产化的STM完全有可能在短期 内研制成功。;在80年代末的报纸上先后报道了上述四个单位研制成功 STM的消息。以白春礼领衔，中国第一批的扫描隧道显 微镜诞生了。在当时尚无成熟商品化STM的情况下，自己 研制无疑在启动我国的纳米科技研究方面起了重要作用。 日后的事实证明，这几家自己研制STM的实验室在各自的 科研中都无例外地做出了较出色的成果。;3.3 原子力显微镜（AFM）;;工作原理：利用针尖与样品表面原子间的微弱作用力来作为反馈信;AFM的三种常用工作方式;轻敲模式 用处于共振状态、上下振荡的 微悬臂探针对样品表面进行扫描， 样品表面起伏使微悬臂探针的振 幅产生相应变化，从而得到样品 的表面形貌。 该模式下，扫描成像时针尖对 样品进行“敲击”，两者间只有 瞬间接触，能有效克服接触模式 下因针尖的作用力，尤其是横向 力引起的样品损伤，适合于柔软 或吸附样品的检测。;相移模式(相位移模式) 作为轻敲模式的一项重要扩展技 术，相移模式(相位移模式)通过检测 驱动微悬臂探针振动的信号源的相位 角与微悬臂探针实际振动的相位角之 差（即两者的相移）的变化来成像。 引起该相移的因素很多，如样品 的组分、硬度、粘弹性质等。因此利 用相移模式(相位移模式)，可以在纳 米尺度上获得样品表面局域性质的丰 富信息。;抬起模式（半接触模式） 抬起模式在每一条扫描在线分 两个阶段成像。第一个阶段检测 样品形貌，与普通的原子力形貌 成像一样；然后，进行第二次扫 描，在扫描过程中，探针悬臂始 终被抬起到距离样品一定距离的 高度，该扫描过程可以对一些较 微弱但作用距离较长的作用力进 行检测，如磁力或静电力。;AFM技术应用举例;;;小结;3.6 单原子操纵;1990年美国国际商用机器公 司伊格勒和施罗德在镍金属 （110）表面用35个氙原子 排出“IBM” 三个英文字 母，被称为是“世界上最小 的广告”。;1993年，中国科学院北京真 空物理实验室自如地操纵原 子成功写出“中国”二字， 标志着我国开始在国际纳米 科技领域占有一席之地。;;移动，刻写样品;移动针尖进行刻写的办法主要有两种 ①在反馈电路正常工作时，通过调节参考电流或偏置电压的大小 来调节针尖与样品间的接触电阻，达到控制针尖移动的目的。当 加大参考电流或减小偏压时为保证恒流工作，反馈将控制针尖移 向样品，从而减小接触电阻。 ②当STM处于隧道状态时，固定反馈线路的输出信号，关闭反馈， 然后通过改变控