AFM在膜科学中的应用及Pico Plus AFM实验操作研究

摘要

本文简要介绍了了扫描探针显微镜的历史发展和几种主要的仪器，概述了原子力显微镜在膜科学中的应用，并对PicoPlus原子力显微镜进行了实验操作方面的研究。 原子力显微镜是对固体表面进行高分辨研究的表面分析工具。原子力显微镜由于对样品的导电性能没有特殊要求，并且能在大气、室温条件下工作，因而比扫描电镜有着更为广泛的应用范围。原子力显微镜在膜科学中的应用主要有：膜表面粗糙度测定，膜表面孔径结构观察和大小测量，膜表面摩擦力测定，膜表面弹性测定，膜电化学特性测定，成膜机理研究等内容。因此，原子力显微镜对膜检测分析及指导膜制备有着重要意义。 应用PicoPlus原子力显微镜对CdZnO薄膜、光学存储膜(Ge2Sb2Te5)、半导体膜、银胶薄膜和DLC类金刚石薄膜5种膜样品进行成象研究，观察了其表面形态结构，测定了表面粗糙度，并测量了孔径和生长颗粒大小，为判断膜生长质量和指导膜制备提供了科学依据。 研究了PicoPlus原子力显微镜扫描参数(扫描范围、扫描速度、积分常数Ⅰ、比例常数P、像素大小)改变对扫描成象的影响，得到了该仪器对薄膜样品实验时的成象变化关系，为指导实验做了一些探索。

目录

文摘

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引 言

1扫描探针显微镜(SPM)简介

1.1扫描隧道显微镜(STM)简介

1.1.1扫描隧道显微镜发展历史

1.1.2扫描隧道显微镜工作原理

1.1.3扫描隧道显微镜工作模式

1.2光子扫描隧道显微镜(PSTM)简介

1.2.1光子扫描隧道显微镜发展历史

1.2.2光子扫描隧道显微镜物理机制

1.2.3光子扫描隧道显微镜工作模式

1.3扫描近场光学显微镜(SNOM)简介

1.3.1扫描近场光学显微镜发展历史

1.3.2扫描近场光学显微镜工作原理

1.3.3扫描近场光学显微镜工作模式

1.4原子力显微镜(AFM)简介

1.4.1原子力显微镜发展历史

1.4.2原子力显微镜工作原理

1.4.3力-距离曲线

1.4.4原子力显微镜工作模式

1.4.5原子力显微镜的特点

2原子力显微镜在膜科学中的应用

2.1膜表面粗糙度测定

2.2膜孔径结构观察和大小测量

2.3膜表面摩擦力测定

2.4膜表面弹性测定

2.5膜电化学性质测量

2.6成膜机理研究

3 Pico Plus原子力显微镜对膜成象研究

3.1 CdZnO薄膜成象研究

3.1.1 CdZnO薄膜样品制备

3.1.2 CdZnO薄膜样品成象

3.2光学存储膜(Ge2Sb2Te5)研究

3.2.1光学存储膜(Ge2Sb2Te5)样品制备

3.2.2光学存储膜(Ge2Sb2Te5)样品成象

3.3半导体膜研究

3.3.1半导体膜样品制备

3.3.2半导体膜样品成象

3.4银胶薄膜研究

3.4.1银胶薄膜样品制备

3.4.2银胶薄膜样品成象

3.5 DLC类金刚石薄膜研究

4参数改变对Pico Plus原子力显微镜实验操作的影响

4.1扫描参数对图像的影响

4.1.1扫描范围对扫描成象的影响

4.1.2扫描速率对扫描成象的影响

4.1.3积分常数Ⅰ对扫描成象的影响

4.1.4比例常数P对扫描成象的影响

4.1.5像素大小对扫描成象的影响

4.2 Pico Plus原子力显微镜实验操作体会

4.2.1不透明样品进针不能实时观察

4.2.2仪器内部噪音及发热较大

4.2.3图像数据处理软件功能偏弱

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢