原子力显微镜测量材料表面结构

原子力显微镜测量材料表面结构

实验目的

（1）了解原子力显微镜的原理及结构。

（2）掌握原子力显微镜观察和测量表面微结构。

（3）掌握原子力显微镜的测试过程和图谱分析。

（4）学习用计算机软件处理原始图象数据。

实验原理

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。主要工作原理如下图：

在AFM中用一个安装在对微弱力极敏感的微悬臂上的极细探针。当探针与样品接触时,由于它们原子之间存在极微弱的作用力(吸引或排斥力) ,引起微悬臂偏转。扫描时控制这种作用力恒定,带针尖的微悬臂将对应于原子间作用力的等位面,在垂直于样品表面方向上起伏运动, 因而会使反射光的位置改变而造成偏移量，通过光电检测系统(通常利用光学、电容或隧道电流方法) 对微悬臂的偏转进行扫描,测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化, 此时激光检测器会记录此偏移量，也会把此时的信号给反馈系统，以利于系统做适当的调整。将信号放大与转换从而得到样品表面原子级的三维立体形貌图像。

实验仪器和样品:

仪器：MFP-3D型扫描探针显微镜

样品：ITO透明导电膜

实验步骤:

1、开机。

2、将探针装入探针支架，放好样品。

3、打开操作软件，选择形貌模块轻敲模式操作，调节激光，使sum值最大。测

量共振频率，然后进针。

4、当针尖靠近样品，针尖与样品间作用力达到设定值，停止进针，开始扫描。

5、扫描结束，得到样品表面结构图片，保存图片。

6、退出操作软件，关机，取下探针。

实验结果：

样品的形貌图：二维立体

分析：扫描范围：

表面粗糙度：

颗粒直径：