1、 材料結構分析綜合實驗材料結構分析綜合實驗實驗實驗23：原子力顯微鏡分析：原子力顯微鏡分析一、實驗目的一、實驗目的n1. 了解原子力顯微鏡的工作原理及工作特點；n2. 了解原子力顯微鏡在材料科學中的應用；2.1 原子力顯微鏡特點原子力顯微鏡特點2. 成像原理成像原理將一個對微弱力及其敏感的長為將一個對微弱力及其敏感的長為100-200微米微米的的si或或si3n4材料的微懸臂一端固定，另一端材料的微懸臂一端固定，另一端有一個針尖，針尖與樣品表面輕輕接觸，針有一個針尖，針尖與樣品表面輕輕接觸，針尖尖端原子與樣品表面原子間的及其微弱的尖尖端原子與樣品表面原子間的及其微弱的作用力，使微懸臂發生彎曲，

2、通過檢作用力，使微懸臂發生彎曲，通過檢測微懸測微懸臂背面反射出的紅色激光光點在一個光學檢臂背面反射出的紅色激光光點在一個光學檢測器上的位置的變化可以轉換成力的變化測器上的位置的變化可以轉換成力的變化（被反射激光點位置變化或是微懸臂梁彎（被反射激光點位置變化或是微懸臂梁彎曲的變化與力的變化成正比），曲的變化與力的變化成正比），通過控制通過控制針尖在掃描過程中作用力的恒定同時測量針尖在掃描過程中作用力的恒定同時測量針尖縱向的位移量，從而最終還原出樣品針尖縱向的位移量，從而最終還原出樣品表面的形貌像。表面的形貌像。2.2 原子力顯微鏡工作原理原子力顯微鏡工作原理表面形貌和材料如何測量n 返回x yz

3、mover垂直信號的變化垂直信號的變化即樣本的表面變化即樣本的表面變化cantilever 擺動擺動的方向的方向x yzmovercantilever 擺動擺動的方向的方向水平信號的變化水平信號的變化即樣本的材質變化即樣本的材質變化原子力顯微鏡工作方式原子力顯微鏡工作方式expulsiveforceatomatomattractive forceatomatom2.3 原子力顯微鏡（afm）應用nafm可以在大氣、真空、低溫和高溫、不同可以在大氣、真空、低溫和高溫、不同氣氛以及溶液等各種環境下工作，且不受樣品氣氛以及溶液等各種環境下工作，且不受樣品導電性質的限制，因此已獲得比導電性質的限制，因

4、此已獲得比stm更為廣泛更為廣泛的應用。主要用途：的應用。主要用途：n1. 導體、半導體和絕緣體表面的導體、半導體和絕緣體表面的高分辨成像高分辨成像n2. 生物樣品、有機膜的生物樣品、有機膜的高分辨成像高分辨成像n3. 表面化學反應研究表面化學反應研究n4. 納米加工與操縱納米加工與操縱n5. 超高密度信息存儲超高密度信息存儲n6. 分子間力和表面力研究分子間力和表面力研究n7 摩擦學及各種力學研究摩擦學及各種力學研究n8 在線檢測和質量控制在線檢測和質量控制 返回ibm科學家首次拍下單分子照片二氧化錫薄膜分選和搬運火星土壤遭瘧疾感染的人體紅血球和藍藻 返回不同氧分壓不同氧分壓zno薄膜形貌薄膜形貌共析鋼不同腐蝕時間表面形貌共析鋼不同腐蝕時間表面形貌afm的缺點n 受樣品因素限制較大（不可避免） 針尖易磨鈍或受污染（磨損無法修復；污染清洗困難） 針尖樣品間作用力較小 近場測量干擾問題 掃描速率低 針尖的放大效應3. 實驗步驟實驗步驟n3.1 樣品制備n3.2 安裝探針，掃描器n3.3 安裝樣品并調試激光位置，參數設置n3.4 圖像掃描4.實驗報告要求實驗報告要求n4.1 實驗目的實驗目的n4.2 原子力顯微鏡工作原理，特點，原子力顯原子