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1、1,三种光学纳米测量技术,北京交通大学,2,目录,Contents,1,扫描隧道显微镜 STM,2,原子力显微镜 AFM,3,激光力显微镜 LFM,光学纳米测量技术,将纳米尺度的空间变化转化为目前科技技术能够接收和处理的信息,变换成什么信息？,怎么变换？,电流电压变化、相干光干涉的条纹变化、电容的变化、受力的变化等等。,3,原子尺寸：10-10m,光学纳米测量技术（1）- - -STM,隧道电流效应,原理图,间距S1nm,4,光学纳米测量技术（1）- - -STM,根据针尖与样品间相对运动方式的不同，STM有两种工作模式,起伏较大,起伏较小 1nm,5,光学纳米测量技术（1）- - -STM,

2、缺点一：在恒电流工作模式下，有时它对样品表面微粒之间的某些沟槽不能够准确探测,缺点二：STM所观察的样品必须是导体,6,7,当原子和原子之间距离很近时，它们之间电子云的排斥力作用比原子核和电子云的吸引力要大，所以合力表现为斥力。当2个原子分开一段距离时，电子云之间的排斥力作用比原子核和电子云的吸引力要小，故合力表现为引力。,7,光学纳米测量技术（2）- - -AFM,原理分析,8,微悬臂,对力传感器的要求： 低的力弹性系数 高的横向刚性 高的共振频率 带有尽可能尖的针尖 传感器带有镜子或者电极,检测微悬臂弯曲的三种方法（一）-隧道电流法,带针尖的微悬臂+STM,9,光学纳米测量技术（2）- -

3、 -AFM,优点： 灵敏度高 不需要特别的检测手段，只需要在STM上稍作改进 缺点： 当微悬臂上产生隧道电流的部位被污染时，其性能下降,检测微悬臂弯曲的三种方法（二）-电容检测法,10,光学纳米测量技术（2）- - -AFM,检测微悬臂弯曲的三种方法（三）-光学检测法,干涉法、反射法,11,光学纳米测量技术（2）- - -AFM,缺点：扫描成像过程中，由于针尖在样品表面上拖拽而产生的横向作用力和样品表面吸附层对针尖产生的表面张力的影响，容易对样品成像造成破坏，故其应用受到限制。,12,光学纳米测量技术（2）- - -AFM,光学纳米测量技术（3）- - -LPM,13,在探针底端安装一个压电能量转换器，将电流转化为探针的振动，其振动频率恰好高于探针的最低共振频率，它能对驱动信号其放大作用。当这种受迫振动的探针调节到式样表面的时（通常2-20nm），探针与试样表面之间产生微弱的范德华力吸引力。这种微弱的

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