《扫描探针显微镜系列及其应用综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《扫描探针显微镜系列及其应用综述（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、收稿日期： !“!#“$#$%基金项目： 陕西省自然科学基金资助项目 （8232=88:=?，AC*，D=? E:4F8 G2:4H24I8（1EG） ，J323 J=C8=98A 64: ;=? 938 94I4?:2 258C85，F824;8H IK5=? 938 H=?58 2=? =AHK:6L4= 46 H=?58#=?58#85829:4= A8C28H* ,3H 259M ;9 =2:8=?5MC8 = AC8:H8 =88:=?，568 H28=28，;8=28，F49823=454?M H94:8H 46 938 12=? E:4F8 G2:4H24IM =9:4AK28A
2、 = 93H I=2I58H，23H92H，94=H 24=H* O9H 24=H = H=?58 IK54=，568 H28=28 =64:;4= H28=28 L8A* P=:8294=H =? I:4F8 ;2:4H24I8； H2=? 9K=85=? ;2:4H24I8； 2 64:28 ;2:4H24I8； H=?58 =IK54=； =? 和 -*S43:8: 发明了扫描隧道显微镜 （1,G）$， 观察到了 1 （$） 表面清晰的原子结构， 使人类第一次进入原子世界， 直接观察到了物质表面上的单个原子，$% 在接触处的接触方式为非接触型!9:% 的悬臂梁由热膨胀系数较大的材料制成!
3、当探针在试样面 上扫描时， 由于试样面上不同的热量分布导致悬臂梁的变形量不同， 通过测量悬臂梁的振动变化可得到试样)西安电子科技大学学报 （自然科学版）第 “ 卷面上热的分布情况!“#$%+） !试样面上的吸附电子在强电场作用下， 经过蒸发被移动或提取， 在试样面上留下空穴， 从而实现单原子的移动和操纵!同样， 吸附在针尖上的原子也有可能在强电场作用下， 经过蒸发而沉积到试样面上， 完成单原子的放置!利用?6 原子操纵过程示意图的精确性和准确性， 显然对传统微电子工艺形成了冲击和震动”!图 8 所示为日本通产省产业技术研究所实现原子、分子操作技术的示意图!图 所示为 ?6 原子操纵过程示意图!
4、左上图为 ?6 原子静置在 “/ 表面上， 右上图为探针 “拾起” ?6 原子的情景!下面两图为 #9% 显示的 “/ 表面情况!#=% 在生物技术和生命科学中， 也具有广阔的应用前 景!图 - 所示是日本通产省用 !图中的亮点为 A“9 (?;19A BC (=22123 ,;229D123 *186A6EC F + )7C 59G H9?，“!I.，J! （“） ：J!/KL+. MG=2 + ?6N1 MN=3123：O=21 O=N98=A 1929，“!L，.L$ （KQ.“） ：“!I./“!IK+Q 白春礼 R 纳米科技及其发展前景 F R 科学通报， .#“，J$ （.） ：I
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8、不同的结晶时间,聚丙烯球晶的生长情况,结果发现:结晶时间越长,冷却速度越慢,直径越大;异相成核有助于球晶生长;扫描探针显微镜所观察到 的片晶生长成褶皱状,褶皱的排列方向垂直于球晶中径向纤维晶生长的方向,褶皱片的方向是折叠链晶片扭曲生长的方向.4.利用HL-型扫描探针显微镜观 察观察增韧改性PVC薄片的表面形貌,初步直观地揭示并解释了ACR和CPE对PVC树脂不同的改性机理:SPM图片显示CPE/PVC能形成一种网状结构,ACR/PVC体系 成海岛分布.扫描探针显微镜制样方便,成本低,在聚合物聚集态结构的研究以及聚合物共混改性研究中的应用空间很广阔,本课题经大量实验,初步建立了 聚乙烯聚丙烯树脂
9、拉伸取向态结构形貌、聚丙烯球晶结构形貌以及CPE/PVCACR/PVC增韧体系形貌的SPM图片库.2.期刊论文 赵于勒 在SPM通用平台上开发特殊功能扫描探针显微镜 -微纳电子技术2003,40(7)SPM通用平台是一套扫描探针显微镜开发工具系统,它提供了一种开发生产SPM新的思路和方法,使SPM成为通用、开放、兼容的仪器体系.本文介绍了 SPM通用平台的原理、指标和在其上扩展扫描隧道显微镜、原子力显微镜等功能模块的方法,以及智能型SPM通用平台的研究思路.3.学位论文 胡永康 扫描探针显微镜的研究及应用 2000原子力显微镜(AFM)是新一代的扫描探针显微镜(SPM),不仅可适用于导体、半导
10、体、绝缘体样品,并且不受样品是否具周期性的限制;还可适用于各种 环境,特别是各种液体环境.该文详细阐述了原子力显微镜的基本概念和基本原理,对原子力显微镜的系统结构进行了详尽的介绍,并用ATM系统研究了在 SiO衬底上生长GaN缓冲层的工艺.光子扫描隧道显微镜(PSTM)是另一种扫描探针显微镜,它可测样品的折射率,而且适合于激光微切割生物样品方面的 应用.所以研究集成原子力显微镜和光子扫描隧道显微镜与一体的扫描探针显微镜“AFM/PSTM“具有非常重要的意义.4.期刊论文 赵于勒 在SPM通用平台上自己开发组装扫描探针显微镜 -现代科学仪器2003,“(3)SPM通用平台是一套扫描探针显微镜开发
11、工具系统,它提供了一种开发生产SPM新的思路和方法,使SPM成为通用、开放、兼容的仪器体系.本文介绍了 SPM通用平台的原理、指标和在其上扩展扫描隧道显微镜、原子力显微镜等功能模块的方法,以及智能型SPM通用平台的研究思路.希望与相关领域的专家开 展合作.5.学位论文 朱松 扫描隧道显微镜及其微定位和加工技术的研究 1997该文简介了扫描探针显微镜(SPM)的国内外发展概况和研究的重大意义,探讨了适用于扫描隧道显微镜(STM)的大范围纳米级定位技术,对STM在纳米加 工中的应用作了初步的试验.6.期刊论文 吴浚瀚.杨德亮.吴浚泓.袁伟华.黄桂珍.牟涛.商广义.万立骏.白春礼 开放式多功能扫描探
12、针显微镜系统 -现代科学仪器2003,“(2)开放式多功能扫描探针显微镜、集成扫描隧道显微镜、原子力显微镜、横向力显微镜和静电力显微镜,具有接触、半接触和非接触工作模式,可进行作 用力、电流、电位、光能量等参数的高度局域综合测量,具有极高的开放性和可扩展性,支持用户进行二次开发.7.学位论文 丁喜冬 扫描探针显微镜的几种动态测量新技术及其应用研究 2007扫描探针显微镜(SPM)的主要成员包括扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)。目前，SPM已经成为纳米尺度测量及操纵的不可缺少的重要工具 ，在科学研究和工业领域得到了越来越广泛的应用。SPM仪器本身也在不断的发展之中，具备新功能的S
13、PM仪器类型不断出现。SPM的动态测量在探针或样 品上施加某种激发或者振动并测量探针一样品之间的相互作用，是SPM仪器技术的重要组成部分。近年来，SPM的动态测量技术得到了很大的发展，成为 SPM及其应用研究的热点领域，越来越受到人们的重视。本论文首先对SPM的发展进行了简要介绍，接着综述了SPM动态测量技术的研究进展；然后介绍了作为本论文仪器基础的SPM技术平台的建立；进而重 点论述了本文在隧穿和介电损耗、纳米阻抗、热激发力测量等方面的创新技术及其应用研究的结果。本论文的主要研究内容及成果如下：1，建立了一套SPM技术平台。该技术平台具备较高的稳定性和开放式的系统结构，可用于新SPM技术及其
14、应用的研究。其形貌图的横向分辨率为 0.1nm，纵向分辨率为0.01nm。其技术达到了相关国际产品的先进水平，并通过了由广东省科技厅组织的科技成果鉴定。2，发明了一种基于SPM的微区隧穿损耗的测量方法和一种微区介电损耗的测量方法，并开展了相关的应用研究。这些方法以损耗角随频率变化曲线的 峰值附近的频率为工作频率，以交变电流信号的相位(损耗角)为反馈量，获得损耗的纳米微区分布的二维图。在一次扫描中可获得样品的表面形貌、交流 幅值以及损耗等多幅图像。其中隧穿损耗的测量方法可望发展为材料表面原子和分子种类的识别技术，其工作原理和技术方案具有原创性。3，开展了纳米阻抗等微区电特性测量技术及其应用研究，
15、并致力于仪器的商品化。在一次扫描过程中同时测量了多晶氧化锌陶瓷材料的表面形貌、 直流电阻及交流阻抗的二维分布；得到了其多个晶粒的不同位置的电流.电压曲线和阻抗谱，证实了它们之间存在的显著的电特性差异。本实验为微区电 特性测量技术的应用提供了一个方法上的范例，同时说明了纳米阻抗技术在多晶材料的结构、性能及其相互关系等方面所具有的明确的应用前景。4，发明了一种在STM中利用探针自身热振动来测量探针一样品之间的相互作用力的新方法，并开展了相关的应用研究。该方法通过对STM中的隧道电 流信号的频谱分析得到探针的本征频率，并通过理论分析得到了该本征频率与探针一样品相互作用力的定量关系。其力梯度测量精度优
16、于0.1N/m，力分辨 率约为0.1pN。首次利用该方法在大气环境下测量了高定向裂解石墨(HOPG)、金、铂等样品与铂一铱合金探针之间的相互作用力，得到了相应的力一距离 曲线。将实验结果与传统AFM的力一距离进行了比较，并对所测得的相互作用力进行了初步的理论分析。对HOPG样品，得到了与作用力有关的多个特征参 数，如原子尺度的弹性模量、探针一样品问相互作用的结合能及其力衰减长度。STM的热振动力测量方法为隧穿过程中力的测量提供了新的技术手段。该 方法具有原创性，在原子尺度的短程力研究以及表面原子、分子或结构的识别等方面具有非常明确而广泛的应用前景。8.学位论文 黄自元 扫描探针显微镜智能自动化策略研究及应用
