原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)報(bào)告2016

1、 三維表面形貌：3)Cu樣品的表粗糙度Ra:26.7n30.0nrn40003200210016002100400032001600800800面形掃描范圍X:4000nm;Y:4000nm圖像大小X:400pixel;Y:400pixel二維圖像形三維圖像形貌：238.nrn40004000320032002400240016001600800800238.nrn40004000320032002400240016001600800800五、分析和討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：從三個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果所測(cè)量的圖貌不難看出，AFM掃描出的圖形能直接看出樣品的表面結(jié)構(gòu)。從三維圖像中物體的起伏情況可以看出樣品表

2、面各區(qū)域的粗糙度。防止針尖損壞：AFM的針尖是整個(gè)儀器最脆弱的部分，一碰即斷，所以應(yīng)該防止一切物體與針尖直接接觸。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中針尖容易損壞的環(huán)節(jié)主要有兩個(gè)，一是安裝針尖的時(shí)候，二是進(jìn)針的時(shí)候。本實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)針尖已安裝好，所以在裝樣品和粗調(diào)是不要碰到尖針。在裝樣品時(shí)維持樣品表面的清潔，否則測(cè)量的圖不清晰。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，桌面的震動(dòng)會(huì)是掃描的圖形出現(xiàn)一條縫。由于實(shí)驗(yàn)采用的是接觸模式，周圍環(huán)境的震動(dòng)會(huì)影響圖形的的測(cè)量結(jié)果，因而開(kāi)始掃描后盡量保持實(shí)驗(yàn)桌的穩(wěn)定，否則會(huì)過(guò)大的震動(dòng)會(huì)破壞圖形。實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論：AFM探測(cè)到的原子力的由哪兩種主要成分組成？一種是吸引力即范德瓦耳斯力；另外一種是電子云重疊而引起的排斥相互

3、作用。怎樣使用AFM，才能較好地保護(hù)探針？仔細(xì)調(diào)節(jié)接觸距離，粗調(diào)時(shí)，不要讓指針壓迫樣品，保持1mm，掃描過(guò)程中保證探針不產(chǎn)生破壞性形變。原子力顯微鏡有哪些應(yīng)用？原子力顯微鏡可以用于研究金屬和半導(dǎo)體的表面形貌、表面重構(gòu)、表面電子態(tài)及動(dòng)態(tài)過(guò)程,超導(dǎo)體表面結(jié)構(gòu)和電子態(tài)層狀材料中的電荷密度等。另外原子力顯微鏡在摩擦學(xué)中的有許多應(yīng)用，如納米摩擦、納米潤(rùn)滑、納米磨損、納米摩擦化學(xué)反應(yīng)和機(jī)電納米表面加工等。在生物上，原子顯微鏡可以用來(lái)研究生物宏觀分子，甚至活的生物組織。觀察細(xì)胞等等。與傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡相比，掃描探針顯微鏡的分辨本領(lǐng)主要受什么因素限制？傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡存在衍射極限，即只

4、能分辨光波長(zhǎng)或電子波長(zhǎng)以上線度的結(jié)構(gòu)。而掃描探針顯微鏡的分辨本領(lǐng)主要取決于：探針針尖的尺寸；微懸臂的彈性系數(shù)，彈性系數(shù)越低，AFM越靈敏；懸臂的長(zhǎng)度和激光光線的長(zhǎng)度之比；探測(cè)器PSD對(duì)光斑位置的靈敏度。對(duì)于分辨率一定的圖像，掃描范圍越小，獲得的表面形貌越精細(xì)。要對(duì)懸臂的彎曲量進(jìn)行精確測(cè)量，除了在AFM中使用光杠桿這個(gè)方法外，還有哪些方法可以達(dá)到相同數(shù)量級(jí)的測(cè)量精度？可采用電學(xué)方法：隧道電流法根據(jù)隧道電流對(duì)電極間距離非常敏感的原理，將SIM用的針尖置于微懸臂的背面作為探測(cè)器，通過(guò)針尖與微懸臂間產(chǎn)生的隧道電流的變化就可以檢測(cè)由于原子間相互作用力令微懸臂產(chǎn)生的形變。電容法通過(guò)測(cè)量微懸臂與一參考電極間的電容變化來(lái)檢測(cè)微懸臂產(chǎn)生