光学纳米测量技术

这种扫描方式可用于 观察表面样貌起伏来自百度文库大 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STM—Nanoscope Ⅱ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。
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：
a) 裂纹或缺陷探测 b) 结构特征—晶格参数测量 c) 位置及相对位置特征 d) 高度或拓扑图 e) 形状及边界形状 f) 容量分析 g) 原子运动 h) 原子或分子结构随时间的改变
传统探针仪
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 I是电子波函数重叠的量度，与针尖和样
由于要与样品 表面接触易使 样品受损。
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
光学显微镜
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
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
1
I Vb exp( A 2 S )
其中
1 2
1
2
，1和
2
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。