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國立台灣師範大學 掃描式探針顯微鏡 操作簡報. WELCOME. 管理小組成員. 沈青嵩 教授 陸建榮 教授 賈至達 教授 劉祥麟 教授 傅祖怡 教授 管理維護人：邱千鳳 助教 分機： 191. 掃描探針顯微術 ( Scanning Probe Microscopy, SPM) 簡介. 掃描探針顯微術 ( Scanning Probe Microscopy, SPM). STM （ 掃描穿遂電流顯微鏡） AFM （ 原子力顯微鏡） SNOM （ 近場光學顯微鏡）. 光學顯微術( OM ). 掃描電子顯微術( SEM ).

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Presentation Transcript

  1. 國立台灣師範大學 掃描式探針顯微鏡 操作簡報 WELCOME

  2. 管理小組成員 • 沈青嵩 教授 • 陸建榮 教授 • 賈至達 教授 • 劉祥麟 教授 • 傅祖怡 教授 管理維護人：邱千鳳助教 分機：191

  3. 掃描探針顯微術 (Scanning Probe Microscopy, SPM)簡介

  4. 掃描探針顯微術 (Scanning Probe Microscopy, SPM) • STM（掃描穿遂電流顯微鏡） • AFM（原子力顯微鏡） • SNOM（近場光學顯微鏡）

  5. 光學顯微術(OM) 掃描電子顯微術(SEM) 穿透電子顯微術(TEM) 掃描探針顯微術(SPM) 橫向解析度 200 nm 1 nm 原子級 原子級 縱向解析度 20 nm 10 nm 無 原子級 成像範圍 1 mm 1 mm 0.1 mm 0.1 mm 成像環境 無限制 真空 真空 無限制 樣品準備 無 鍍導電膜 手續繁複 無 成份分析 有 有 有 無 Common Techniques for Imaging & Measuring Surface Morphology

  6. 掃描探針顯微術 (Scanning Probe Microscopy, SPM) • 材料製造尺寸已由微米、次微米，逐漸發展至奈米級精密處理，高解析表面分析技術為重要關鍵技術之一。 • 掃描探針顯微術(SPM)具有 原子級表面形狀解析度， 並可檢測多種奈米級表面 特性如力學特性、電性、 磁性、熱性等等。 • 優點為儀器體積小，樣品 無需特殊處理，可在任何 環境下進 行測量。

  7. AFM cantilevers 探針基座 針尖 tip 懸臂樑 cantilever

  8. 原子力顯微術Atomic Force MicroscopyAFM

  9. Atomic Force Microscopy, AFM

  10. 原子力顯微術Atomic Force Microscopy, AFM • 探針一般由成份為Si或Si3N4懸臂樑及針尖組成，尖端直徑20至100 nm，藉著針尖與樣品間的原子作用力，使懸臂樑產生位移，而測得表面結構形狀，具有原子解析度。光偏折為最常用之距離控制機制。 • 操作上分接觸式(contact)、非接觸式(non-contact)及間歇接觸式(semi-contact)。

  11. 表面相差顯影（Phase Imaging） • 在半接觸AFM中，利用壓電陶瓷片，讓樣品或探針作小振盪，再測量波形上的像位變化，藉以量測更好影像。 • 尤其適用於各種表面平滑材料，其成像比一般AFM更清晰。

  12. Fig. The monolayer of silver particles with the mean size about 4 nm deposited on graphite. 230x230 nm Phase 1 Height 原子力顯微術Semi-contact AFM [f=106 kHz]

  13. 磁力顯微術Magnetic Force Microscopy, MFM

  14. 磁力顯微術Magnetic Force Microscopy, MFM • 利用鍍有磁性薄膜之矽探針，藉著探針尖端的 磁矩與磁性材料間磁力來檢測表面磁特性，解析度可達50 nm。 • 早期使用非接觸式AFM方式，只能得到磁力影像；現大多利用兩段掃描，先得到表面形狀，然後在定高度掃描取得磁力影像。 • 應用於磁性薄膜、磁記憶裝置、磁記錄結果分析等等。

  15. Hard disk15x16 µm Height Phase 磁力顯微術(Magnetic Force Microscopy, MFM)

  16. SPM實驗室的大氣系統

  17. 操作平台

  18. SMENA-B Head

  19. Semi-contact mode

  20. 架設SMENA-B操作頭 簡介

  21. -0.1 +0.3 20.0 雷射校正

  22. 雷射架構示意圖

  23. 樣品座的放置

  24. AFM Semi-contact Mode 掃圖操作流程

  25. SEARCH 基本操作視窗

  26. Mover 頁籤及Landing

  27. SCAN 頁籤及視窗分割

  28. D:\NT-MDT\SPM_software\851\.MDT 存檔為.MDT檔

  29. D:\NT-MDT\SPM_software\851\.pcx 存檔為.pcx檔

  30. The End

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