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1、扫描力显微镜,0510353 王晓煜,扫描力显微镜（SFM）的工作原理 SFM的操作模式 SFM的成像模式 原子力显微镜（AFM）结构 微悬臂及其形变检测,1. SFM的工作原理,2. SFM的操作模式 2.1. 恒力模式 使用最广泛、最容易理解 通过反馈回路来保持微悬臂形变量不变 通过反馈回路的输出变化测量Z轴方向的运动 2.2.变化的形变模式 因为没有使用反馈回路，所以可以采用更高的扫描速度,2.3. 恒梯度模式 微悬臂是振动的，调制频率选在共振频率附近 控制振幅可以保持共振频率f。由 ，其中F是力梯度，k是微悬臂弹性系数，控制共振频率就能使探针沿F恒定的轨迹运动 2.4. 谱学模式 在测
2、量范围内选几个点测量力-距离曲线 这种方式除了能对表面成像外，通过力-距离曲线还能测量表面各种相互作用(范德华力、静电力、氢键力等),3.SFM的成像模式 3.1. 接触模式（空气和液体中） 电子间的库仑排斥力，通常为10-810-11 N 通常可产生稳定、高分辨图像 在研究低弹性模量样品时可能对样品或针尖产生较大变形，从而可能在图像中出现假象 在液体中测量可以克服与毛细力有关的问题,3.2. 非接触模式 探针在样品表面上方520nm距离处扫描 很弱的长程力范德华吸引力 为提高信噪比，在针尖加小振荡信号，通过保持频率或振幅一定来控制针尖与样品间距 实际上，针尖很容易被样品表面吸附气体的表面压吸
3、附，造成图像不稳定和对样品的破坏。因此非接触模式实际操作较困难,3.3. 轻敲模式 介于接触模式和非接触模式之间 微悬臂也是振动的，并具有比非接触模式更大的振幅（大于20nm），针尖在振荡中间断地与样品接触 不断调整针尖样品间距 来控制振幅一定，从而得 到表面形貌 在一定程度上解决了针尖 易粘附到样品表面的问题， 并减小扫描过程中针尖对 样品的破坏,4. 原子力显微镜（AFM）的组成 AFM的总体系统由显微镜主体、电控系统、微机数据处理和显示系统三部分组成,5.微悬臂及其形变检测 5.1. 制备方法 1）将一个很细的金属丝或线圈弯曲900后，顶端经电化学刻蚀而得到针尖（曲率半径100nm） 2）微刻技术 首先在硅片刻出针尖形状，沉积上Si3N4，再把多余的Si刻蚀掉。（针尖曲率半径30nm）斯坦福大学Albrecht小组，1989 利用（100）硅片来制备具有完整针尖的硅悬臂，曲率半径10nm。IBM Sindelfingers的Wolter小组，1989,5.2.微悬臂形变检测方法 测量悬臂z方向的形变以及利用Hooke定律就能确定操作时的作用力 隧道电流 电容检测(极板间距10-6m，电容pF) 光干涉 激光束形变,
