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**一般情况下，只有当势垒宽度与微观粒子的德布罗意波长可比拟时，才可以观测到显著隧道效应。这一过程也是遵循能量和动量守恒定律的。 是微观粒子（电子、质子和中子）波动性的表现。 当前第31页\共有46页\编于星期三\6点 3） STM工作原理： ①利用半径很小的金属针尖作为一电极探测材料表面，被测固体表面作为另一电极。 ②当两电极之间距离减小到原子尺寸（小于1 nm）数量级时，电子可以从一个电极通过隧道效应穿过势垒达到另一电极，并形成电流。 当前第32页\共有46页\编于星期三\6点 ③电流与极间距离S成指数关系，对间距S的变化非常敏感。这样当针尖在被测样品表面上方做平面扫描时，即使表面仅有原子尺度的起伏，也会导致隧道电流非常显著的、甚至接近数量级的变化。 ④这样，通过测量电流变化来反映表面上原子尺度的起伏。 当前第33页\共有46页\编于星期三\6点 材料结构分析表面显微技术演示文稿 当前第1页\共有46页\编于星期三\6点 材料结构分析表面显微技术 当前第2页\共有46页\编于星期三\6点 思考题： 1、TEM和SEM的区别与联系？ 2、TEM和SEM图片能够提供哪些信息？ 当前第3页\共有46页\编于星期三\6点 TEM image 当前第4页\共有46页\编于星期三\6点 SEM image 当前第5页\共有46页\编于星期三\6点 思考题： 1、STM技术的方法特点？ 2、STM技术的方法原理？ 3、STM技术的工作原理？ 4、STM方法的主要工作模式及其选择条件？ 当前第6页\共有46页\编于星期三\6点 用来研究材料表面的微观结构及其形态等的分析方法, 主要有: 透射电子显微镜 (TEM); 扫描电子显微镜 (SEM); 扫描隧道显微镜 (STM); 原子力显微镜 (AFM). 第四章 表面显微技术 当前第7页\共有46页\编于星期三\6点 TEM可以最直观地给出纳米材料颗粒大小、形状、粒度分布等参数，电镜照片一目了然。用高分辨率透射电镜HRTEM还可得到有关晶体结构的信息。 一、透射电子显微镜(TEM) 1、TEM基本原理 通过高能电子(50-200 keV)穿透样品，根据样品不同位置的电子透过强度不同，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，在荧光屏上显示出能够反映样品形貌的图象。 当前第8页\共有46页\编于星期三\6点 德布罗意波或物质波：实物粒子的运动，既可用动量、能量来描述，也可用波长、频率来描述。在有些情况下，粒子性表现突出些，在另一情况下，又是波动性表现突出些。这就是实物粒子的波粒二象性。实物粒子的这种波就叫德布罗意波或物质波。联系粒子性和波动性关系式为： 以电子为例，用150 V的电势差加速，其德布罗意波波长为0.1 nm。而当用104 V时，波长为0.01 nm。 当前第9页\共有46页\编于星期三\6点 2、 分辨率R：TEM能够明显分辨两个间距最小的物点和 晶面的能力。通常可达0.1 nm。 3、电子衍射：电子束在晶体中散射，在满足布拉格定律 方向上有相互加强衍射束出射的现象。 4、TEM基本功能 1）形貌观察：通过照片，可获得样品颗粒大小、形状、 粒度分布等信息。 2）选区电子衍射：即用衍射光阑选择一个区域，对其做 电子衍射。可把晶体试样的微区形貌 与结构对照地进行研究。 当前第10页\共有46页\编于星期三\6点 3）X射线能谱分析（EDS）： 高能电子入射样品后使原子内壳层电子被激发电离，而后原子在回复基态过程中能够产生特征X射线。根据特征X射线的波长和强度就可进行定性与定量分析。 EDS的性能： ① 可分析元素序数范围为4Be－92U。 ② 微区分析可小至几十埃，可作点、线和面分析。 ③ 最低检测限一般为1％，实际上5％。 当前第11页\共有46页\编于星期三\6点 5、高分辨透射电子显微镜（HRTEM ）： 1） 功能特点： ①可观察反映晶面间距的晶格条纹像，还可拍摄反映晶体结构中原子或原子团配置情况的结构像,甚至单原子的像。 ② HRTEM已经成为深入探测晶体结构的最直接方法，也是对XRD方法研究晶体结构的一种验证。 2） HRTEM像主要有三种： ① 一维晶格像：可直接测得晶面间距。 ② 二维