AFM原子力显微镜技术及应用实验报告

原子力显微技术观测薄膜形貌姓名：吴涵颖 学号：5404312065班级：工业工程122一、 实验目的：I、 学习和了解AFM的结构和原理。II、 掌握AFM的操作和调试过程，并以之来观察薄膜表面的形貌

原子力显微技术观测薄膜形貌 姓名：吴涵颖学号：5404312065班级：工业工程122 一、实验目的： I、学习和了解AFM的结构和原理。 II、掌握AFM的操作和调试过程，并以之来观察薄膜表面的形貌。 III、学习用计算机软件来处理原始数据图像。 二、实验原理简析： 1.AFM基本原理 原子力显微镜的工作原理就是将探针装在一弹性微悬臂的一端，微悬臂的另 一端固定，当探针在样品表面扫描时，探针与样品表面原子间的排斥力会使得微悬 臂轻微变形，这样，微悬臂的轻微变形就可以作为探针和样品间排斥力的直接量度。 一束激光经微悬臂的背面反射到光电检测器，可以精确测量微悬臂的微小变形，这 样就实现了通过检测样品与探针之间的原子排斥力来反映样品表面形貌和其他表 面结构。 在原子力显微镜的系统中，可分成三个部分：力检测部分、位置检测部分、反 馈系统。如图一显示。 原子力显微镜的工作原理图 (1) 力检测部分在原子力显微镜系统中，所要检测的力是原子与原子之间的 范德华力。使用微悬臂来检测原子之间力的变化量。如图2所示，微悬臂通常由一 〜〜 个一般100500口m长和大约500nm5口m厚的硅片或氮化硅片制成。微悬臂 顶端有一个尖锐针尖，用来检测样品一针尖间的相互作用力。 (2) 位置检测部分在原子力显微镜系统中，当针尖与样品之间有了作用之后, 会使得悬臂摆动，所以当激光照射在微悬臂的末端时，其反射光的位置也会因为悬 臂摆动而有所改变，这就造成偏移量的产生。在整个系统中是依靠激光光斑位置检 测器将偏移量记录下并转换成电的信号，以供SPM控制器作信号处理。聚焦到微悬 臂上面的激光反射到激光位置检测器，通过对落在检测器四个象限的光强进行计 算，可以得到由于表面形貌引起的微悬臂形变量大小，从而得到样品表面的不同信