培训课件：原子力显微镜.ppt

原子力显微镜
AFM的发明与发展
显微镜的发展
光学显微镜
高级显微镜
光学显微镜
16世纪末,harias Janssen, 第一台复合式显微镜,倍数太低
Leeuwenhoek磨制的单片显微镜的放大倍数将近300倍
高级显微镜
1938年,德国工程师Max Knoll和Ernst Ruska制造出了世界上第一台透射电子显微镜(TEM)
1952年,英国工程师Charles Oatley制造出了第一台扫描电子显微镜(SEM)
至此,电子显微镜的分辨率达到纳米级
1983年,IBM公司苏黎世实验室的两位科学家Gerd Binnig和Heinrich Rohrer发明了扫描隧道显微镜(STM)
应用电子的“隧道效应”这一原理,对导体或半导体进行观测
隧道效应:
经典物理学认为,物体越过势垒,有一阈值能量;粒子能量小于此能量则不能越过,大于此能量则可以越过。例如骑自行车过小坡,先用力骑,如果坡很低,不蹬自行车也能靠惯性过去。如果坡很高,不蹬自行车,车到一半就停住,然后退回去。
量子力学则认为,即使粒子能量小于阈值能量,很多粒子冲向势垒,一部分粒子反弹,还会有一些粒子能过去,好像有一个隧道,故名隧道效应(quantum tunneling)。可见,宏观上的确定性在微观上往往就具有不确定性。虽然在通常的情况下,隧道效应并不影响经典的宏观效应,因为隧穿几率极小,但在某些特丁的条件下宏观的隧道效应也会出现。
STM就是运用了“隧道效应”这一原理,如图:
探针与样品之间的缝隙就相当于一个势垒,电子的隧道效应使其可以穿过这个缝隙,形成电流,并且电流对探针与样品之间的距离十分敏感,因此通过电流强度就可以知道到探针与样品之间的距离
STM的原理是电子的“隧道效应”,所以只能测导体和部分半导体
1985年,IBM公司的Binning和Stanford大学的Quate研发出了原子力显微镜(AFM),弥补了STM的不足