第4章表面分析手段2AFM_第1頁
第4章表面分析手段2AFM_第2頁
第4章表面分析手段2AFM_第3頁
第4章表面分析手段2AFM_第4頁
第4章表面分析手段2AFM_第5頁
已閱讀5頁,還剩52頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

第四章——表面分析手段

李碩琦山東科技大學(xué)材料學(xué)院2015.44.2AtomicForceMicroscopy原子力顯微鏡1stAFMmadebyGerdBinnigandCristophGerberin1985第一臺原子力顯微鏡于1985年發(fā)明。賓寧1947-IBM蘇黎世研究所1986諾貝爾獎4.2AtomicForceMicroscopy

NoblePrize!4.2AtomicForceMicroscopy

NoblePrize!HeinrichRohrerGerdBinnig“IBM”spelledinXenonatoms4.2AtomicForceMicroscopy-STM原理

ElectronTunneling(電流隧穿):

InscanningtunnnelingmicroscopyasmallbiasvoltageVisappliedsothatduetotheelectricfieldthetunnelingofelectronsresultsinatunnelingcurrent.掃描隧道顯微鏡施加電壓,產(chǎn)生電子隧穿乃至于隧穿電流。4.2AtomicForceMicroscopy-STM原理

ElectronTunneling(電流隧穿):

Theheightofthebarriercanroughlybeapproximatedbytheaverageworkfunctionofsampleandtip.通過樣品和針尖之間的工作函數(shù)可以計算障礙的高度。Theheightofthebarriercanroughlybeapproximatedbytheaverageworkfunctionofsampleandtip.通過樣品和針尖之間的工作函數(shù)可以計算障礙的高度。4.2AtomicForceMicroscopy-STM原理

IfthetunnelingcurrentiskeptconstanttheZpositionofthetipmustbemovedupanddown.Ifthismovementisrecordedthenthetopographyofthespecimencanbeinferred.如果隧穿電流一定,則tip上下移動,如果記錄tip的運動,則可以知道樣品表面的形貌。4.2AtomicForceMicroscopy-STM原理

AlternativelyiftheZpositionofthetipiskeptconstantthetunnelingcurrentwillchangeasitmovesacrossthesurface.Ifthechangesincurrentarerecordedthenthetopographyofthespecimencanbeinferred.如果tip的高度不變,則隧穿電流隨其移動發(fā)生變化,這樣的掃描也可以得到樣品的形貌。當然你可以使用tip移動原子BEAConfidential.|10STMimagesofFeatomsonCu(111).TheatomsarearrangedtoformtheKanjicharactersfor“atom”.(byIBM)(a)六邊形的Co–Mo–S納米簇,(b)六邊形Ni–Mo–S納米簇,(c)十二邊形Ni–Mo–S納米簇F.Besenbacher,M.Brorson,B.S.Clausen,S.Helveg,B.Hinnemann,J.Kibsgaard,J.V.Lauritsen,P.G.Mos...RecentSTM,DFTandHAADF-STEMstudiesofsulfide-basedhydrotreatingcatalysts:Insightintomechanistic,structuralandparticlesizeeffectsCatalysisToday,Volume130,Issue1,2008,86-96/10.1016/j.cattod.2007.08.0094.2AtomicForceMicroscopy

HowDoesAFMWork?原子力顯微鏡呢?

Cantilever

懸臂BEAConfidential.|144.2AtomicForceMicroscopy--關(guān)鍵部位:針尖AswiththeSTMtheprobetipofanAFMmustbeverysmallbutbecausethereisnoneedtoestablishatunnelingcurrentonecanuseavarietyofmaterials,notjustthosewithalowworkfunction.和STM的探針一樣,AFM的探針也很小但是無需隧穿電流,很多材料可以使用。4.2AtomicForceMicroscopy--關(guān)鍵部位:針尖SichipSi3N4cantileverTOPVIEW1.Goldcoating100nmSIDEVIEW100nmSIDEVIEWTOPVIEW4.2AtomicForceMicroscopy--關(guān)鍵部位:針尖

AFM:TipFunctionalization

microfabricatedSi3N4probetip-----------------++++++syntheticpolymerspolyelectrolytesself-assemblingmonolayerligandsproteins2.Chemicalcoatingantibodies/AppNotes/LatChem/LatChemMain.html4.2AtomicForceMicroscopy--關(guān)鍵部位:針尖

AFM:TipFunctionalization

(c)(d)nanotubewithindividualligand(a)Benoit,M.;Gabriel,D.;Gerisch,G.;Gaub,H.E.NatureCell.Bio2000,2(6),313.(b)Ong,Y-L.;Razatos,A.;Georgiou,G.;Sharma,M.K.Langmuir1999,15,2719.(c)J.Seog,Ortiz/GrodzinskyLabs2001(d)WongS.S.;JoselevichE.;Woolley,A.T.;Cheung,C.L.;Lieber,C.M.Nature1998,394(6688),52.(a)

SingleCellDictyosteliumDiscoideum(b)E.ColiBacteria(c)colloidalparticle4.2AtomicForceMicroscopy–AFM原理

PartsofAFM1.Laser激光–deflectedoffcantilever2.Mirror鏡面–reflectslaserbeamtophotodetector3.Photodetector光檢測器–dualelementphotodiodethatmeasuresdifferencesinlightintensityandconvertstovoltage4.Amplifier放大器5.Register寄存器6.Sample樣品7.Probe探針–tipthatscanssamplemadeofSi8.Cantilever懸臂–movesasscannedoversampleanddeflectslaserbeam4.2AtomicForceMicroscopy–AFM原理

PartsofAFMSimilartoaphonographneedletheprobeisactuallyincontactwiththespecimenandisphysicallymovedupanddownduetotherepulsionofvanderWaalsforces。探針在樣品表面移動,并由于范德華力的排斥力而發(fā)生上下移動。范德華力不是引力嗎?BEAConfidential.|21引力斥力力的響應(yīng)曲線距離4.2AtomicForceMicroscopy–AFM原理

PartsofAFMTheAFMrecordsthepositionoftheprobebybouncingalaseroffthebacksurfaceoftheprobeandrecordinghowthelightisdeflected。通過記錄激光的反射路徑,就可以得到探針的位置。4.2AtomicForceMicroscopy–AFM原理

PartsofAFMTheatomicforcemicroscope(AFM),usesasharptipattachedtotheendofacantileverrastersacrossanareawhilealaserandphotodiodeareusedtomonitorthetipforceonthesurface.Afeedbackloopbetweenthephotodiodeandthepiezocrystalmaintainsaconstantforceduringcontactmodeimagingandconstantamplitudeduringintermittentcontactmodeimaging.AFM用懸臂下的針尖掃描區(qū)域,而用激光和光電二極管則用來檢測表面上針尖收到的力。在光電二極管和壓電晶體間形成回路,保證力大小一定——這是接觸模式顯像,或者也可以保證高度一定—這是——間接接觸顯像。4.2AtomicForceMicroscopy–AFM原理

PartsofAFMSincethecontactofthetipwiththespecimencancausephysicaldamagetothespecimenmanyAFMsemploya“tapping”modeinwhichtheprobevibratesupanddownasthesampleismoved.由于tip和樣品的接觸會引起物理損傷,很多AFM采用的是“敲擊模式”——探針可以上下擺動。4.2AtomicForceMicroscopy–AFM應(yīng)用

我們最終可以得到的?

ImagingdirectionHeightWidthRcTIPTopographyFig.32D(a)and3D(b)AFMimagesofnitrogenPIIItreatedsiliconsurface.SatinderK.Sharma,SumitBarthwalSurfacetopographyandmorphologycharacterizationofPIIIirradiatedsiliconsurfaceAppliedSurfaceScience,Volume255,Issue5,Part1,2008,2333-2337/10.1016/j.apsusc.2008.07.1292D3D氮等離子融覆的硅表面Fig.42D(a)and3D(b)AFMimagesofoxygenPIIItreatedsiliconsurface.SatinderK.Sharma,SumitBarthwalSurfacetopographyandmorphologycharacterizationofPIIIirradiatedsiliconsurfaceAppliedSurfaceScience,Volume255,Issue5,Part1,2008,2333-2337/10.1016/j.apsusc.2008.07.1292D3D氧等離子融覆的硅表面Fig.52Dand3DAFMimagesofargonPIIItreatedsiliconsurface.SatinderK.Sharma,SumitBarthwalSurfacetopographyandmorphologycharacterizationofPIIIirradiatedsiliconsurfaceAppliedSurfaceScience,Volume255,Issue5,Part1,2008,2333-2337/10.1016/j.apsusc.2008.07.1292D3D氬等離子融覆的硅表面Fig.6Surfaceroughness[RMS(?)]ofPIIItreatedsiliconwafers.SatinderK.Sharma,SumitBarthwalSurfacetopographyandmorphologycharacterizationofPIIIirradiatedsiliconsurfaceAppliedSurfaceScience,Volume255,Issue5,Part1,2008,2333-2337/10.1016/j.apsusc.2008.07.129粗糙度的對比BEAConfidential.|32BEAConfidential.|33BEAConfidential.|34北航校門BEAConfidential.|35北航教學(xué)樓BEAConfidential.|36BEAConfidential.|37BEAConfidential.|38BEAConfidential.|39BEAConfidential.|40BEAConfidential.|41Fig.8AFMheightimagesin2μm×2μmareaandwatercontactangles(inserted)ofcopolymerlatexfilms.(a)Hydrocarbonacryliccopolymer-sample“FSi-0”,(b)siliconeacryliccopolymer-sample“Si-10”,(c)fluorine-containinga

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論