文档介绍：实验原子力显微镜
第一页，课件共26页
一、实验目的
1. 了解原子力显微镜的工作原理及工作特点；
2. 了解原子力显微镜在材料科学中的应用；
第二页，课件共26页
原子力显微镜特点
2. 成像原理
第三页实验原子力显微镜
第一页，课件共26页
一、实验目的
1. 了解原子力显微镜的工作原理及工作特点；
2. 了解原子力显微镜在材料科学中的应用；
第二页，课件共26页
原子力显微镜特点
2. 成像原理
第三页，课件共26页
第四页，课件共26页
第五页，课件共26页
将一个对微弱力及其敏感的长为100-200微米
的Si或Si3N4材料的微悬臂一端固定，另一端
有一个针尖，针尖与样品表面轻轻接触，针
尖尖端原子与样品表面原子间的及其微弱的
作用力，使微悬臂发生弯曲，通过检测微悬
臂背面反射出的红色激光光点在一个光学检
测器上的位置的变化可以转换成力的变化
（被反射激光点位置变化或是微悬臂梁弯
曲的变化与力的变化成正比），通过控制
针尖在扫描过程中作用力的恒定同时测量
针尖纵向的位移量，从而最终还原出样品
表面的形貌像。
原子力显微镜工作原理
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第七页，课件共26页
表面形貌和材料如何测量
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X
Y
Z
Mover
垂直信號的變化
即樣本的表面變化
Cantilever 擺動的方向
X
Y
Z
Mover
Cantilever 擺動的方向
水平信號的變化
即樣本的材質變化
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原子力显微镜工作方式
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Expulsive
force
atom
atom
Attractive
force
atom
atom
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第十一页，课件共26页
原子力显微镜（AFM）应用
AFM可以在大气、真空、低温和高温、不同气氛以及溶液等各种环境下工作，且不受样品导电性质的限制，因此已获得比STM更为广泛的应用。主要用途：
1. 导体、半导体和绝缘体表面的高分辨成像
2. 生物样品、有机膜的高分辨成像
3. 表面化学反应研究
4. 纳米加工与操纵
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5. 超高密度信息存储
6. 分子间力和表面力研究
7 摩擦学及各种力学研究
8 在线检测和质量控制
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第十三页，课件共26页
IBM科学家首次拍下单分子照片
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二氧化锡薄膜
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分选和搬运
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火星土壤
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遭疟疾感染的人体红血球和蓝藻
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第十八页，课件共26页
不同氧分压ZnO薄膜形貌
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第二十页，课件共26页
共析钢不同腐蚀时间表面形貌
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AFM的缺点
受样品因素限制较大（不可避免）
针尖易磨钝或受污染（磨损无法修复；污染清洗困难）
针尖—样品间作用力较小
近场测量干扰问题
扫描速率低
针尖的放大效应
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3. 实验步骤
样品制备
安装探针，扫描器
安装样品并调试激光位置，参数设置
图像扫描
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实验目的
原子力显微镜工作原理，特点，原子力显微镜应用；
实验内容
磁控溅射ZnO,镀锌薄膜表面形貌观察；
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第二十六页，课件共26页