《光学纳米测量技术》PPT课件.pptx

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1、光学纳米测量技术揭秘未来——纳米技术纳米测量技术裂纹或缺陷探测b)结构特征—晶格参数测量位置及相对位置特征高度或拓扑图形状及边界形状容量分析原子运动原子或分子结构随时间的改变对于像观察具有原子尺度的表面拓扑图及交界面的形态来说，则需要开拓新的测量手段，这些测量的特性包括：由于要与样品表面接触易使样品受损。传统探针仪光学显微镜a)易受表面相变的影响b)对晃动敏感c)分辨率限定在纳米范围不易矫正由于受到光波衍射限制，其分辨率仅达到几百纳米其横向分辨率可达纳米级，但和光学显微镜一样都只能测量二维尺寸。扫描电子

2、显微镜探针仪，光学显微镜和扫描探针显微镜所能达到的横向和纵向的测量范围扫描隧道显微镜1982年G.Binnig和H.Rohrer发明了扫描隧道显微镜（STM）这种测量方法将纳米尺度的二维测量与一维位移测量相结合，首次实现了纳米尺度的三维测量（横向0.1nm，纵向0.01nm）,这是人类在研究微观结构领域在技术手段上的一次飞跃。扫描隧道显微镜隧道电流是电子波函数重叠的量度，与针尖和样品之间距离S和平均功函数有关：加在针尖和样品之间的偏置电压电压其中，和分别为针尖和样品的功函数扫描探针一般采用直径小于1mm

3、的细金属丝，被测样品应具有一定导电性才可以产生隧道电流。扫描隧道显微镜将针尖在样品表面扫描时运动的轨迹直接记录显示出来，就得到了样品表面态密度的分布或原子排列的图像，且可通过加在Z向驱动器上的电压值推算表面起伏高度的数值。这种扫描方式可用于观察表面样貌起伏较大的样品，是一种常用的扫描方式。扫描隧道显微镜对于起伏不大的样品表面，可以控制针尖高度守恒扫描，通过记录隧道电流的变化亦可得到表面态密度的分布。特点是扫描速度快，能够减小噪音和热漂移对信号的影响，但一般不能用于观察表面起伏大于1nm的样品。典型的ST

4、M—NanoscopeⅡ的系统框图STM仪器设计的几个考虑因素：1.隔振系统2机械设计3电子学4计算机控制系统STM的缺点1.在STM的恒电流工作模式下，有时它对样品表面微粒之间的某些沟槽不能够准确探测，与此相关的分辨率较差。2.STM所观察的样品必须是导体，如果样品为绝缘体，则必须在样品表面覆盖导电层，这时由于导电层的粒度和均匀性等问题又限制了图像对真实表面的分辨率。