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《四川大學材料學院納米材料復習提綱》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、納米表征學1、電子束與同體樣品作用時產(chǎn)生的物理信號背散射電丫(Backscatteredelectrons)背散射電子是指被固體樣品中的原子核反彈回來的一部分入射電子。背散射電子的產(chǎn)生范圍在1000A到lum深，由于背散射電子的產(chǎn)額隨原子序數(shù)的增加而增加，所以，利用背散射電子作為成像信號不僅能分析形貌特征，也可用來顯示原子序數(shù)襯度,定性地進行成分分析。二次電子(Secondaryelectrons)二次電子是指被入射電子轟擊出來的核外電子。它對試樣表面狀態(tài)非常敏感，能有效地顯示試樣表面的微觀形貌。巾于它發(fā)自試樣表而層，入射電子還沒有較多次散射，因此產(chǎn)生二次電子的而積與入射電
2、子的照射面積沒多大區(qū)別。所以，二次電子的分辨率較髙。吸收電子(Absorptionelectrons)入射電子進入樣品后，經(jīng)多次非彈性散射，能量損失殆盡，最后被樣品吸收。若在樣品和地之間接一個高靈敏度電流表，就可以測定樣品對地的信號，這個信號是巾吸收電子提供的。入射電子束與樣品發(fā)生作用，若逸出表面的背散射電子或二次電子數(shù)呈任一項增加，將會引起吸收電子相應減少，若把吸收電子信號作為調(diào)制圖像的信號，則其襯度與二次電子像和背散射電子像的反差是互補的。透射電子(Transmittedelectrons)如果樣品厚度小于入射電子的有效穿透深度，那么就會有相當數(shù)y:的入射電子能夠穿過薄
3、樣品而成為透射電子。樣品下方檢測到的透射電子信號中，除了有能量與入射電子相當?shù)膹椥陨⑸潆娮油?，還有各種不同能量損失的非彈性散射電子。其中有些特征能量損失E的非彈性散射電子和分析區(qū)域的成分有關，因此，nJ?以用特征能量損失電子配合電子能量分析器來進行微區(qū)成分分析特征X射線特征X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)以后，在能級躍遷過程中直接釋放的具有特征能量和波長的一種電磁福射。具體說，如在高能入射電子作用不使K層電子逸出，原子就處于K激發(fā)態(tài)，具有能量Ek。當一個L2層電子填補K層空位后，原來體系由K激發(fā)態(tài)變?yōu)長2激發(fā)態(tài)，能g:從Ek降為EL2，這是就有E=(Ek-EL2)的能fi釋放
4、出來。若這一能量以X射線形式放出，則為該元素的Ka輻射，此時X射線波長為：入K=hc/(Eka-EL2)0對以每一元素Ek和EL2都有確定的特征值，所以發(fā)射的X射線波長也有特征值，這種X射線稱為特征X射線。其它物理信號：除了上述六種信號外，固體樣品中還會產(chǎn)生諸如陰極熒光、電子束感生效應和電動勢等信號，這些信號經(jīng)過調(diào)制后也可用于專門的分析。2、掃描電子顯微鏡(SEM)優(yōu)點儀器分辨本領較高。儀器放大倍數(shù)變化范圍大(從兒倍到兒十萬倍)，且連續(xù)可調(diào)。圖像景深大，富有立體感。可直接觀察起伏較大的粗糙表面(如金屬和陶瓷的斷口等)。試樣制備簡單。只要將塊狀或粉末的、導電的或不導電的試樣不
5、加處理或稍加處理，就可直接放到SEM中進行觀察。可做綜合分析。SEM裝上波長色散X射線譜儀（WDX，簡稱波譜儀）或能量色散X射線譜儀（EDX,簡稱能譜儀）后，在觀察掃描形貌的同吋，可對試樣微區(qū)進行元素分析。裝上半導體樣品座附件，可以直接觀察晶體管或集成電路的p-n結及器件失效部位的情況。裝上不同類型的試樣臺和檢測器可以直接觀察處于不同環(huán)境（加熱、冷卻、拉伸等）中的試樣顯微結構形態(tài)的動態(tài)變化過程（動態(tài)觀察）。背散射電子衍射可以揭示樣品的晶體結構和取向。3、掃描隧道顯微鏡（STM）原理掃描隧道顯微鏡是將原子線度的極細探針和被研宂物質(zhì)的表面作為兩個電極，當樣品與針尖的距離非常接近
6、時（通常小于1inn）,在外加電場的作用下，電子會穿過兩個電極之間的勢壘流向另一電極，形成隧道電流。隧道電流強度對針尖和樣品之間的距離有著指數(shù)依賴關系，當距離減小O.lnm,隧道電流即增加約一個數(shù)量級。根據(jù)隧道電流的變化，我們可以得到樣品表面微小的高低起伏變化的信息，如果同時對x-y方向進行掃描，就可以直接得到三維的樣品表面形貌圖，這就是掃描隧道顯微鏡的工作原理。STM的兩種工作模式：恒電流模式、恒高度模式針尖的制備目前制備針尖的方法主要有電化學腐蝕法、機械成型法等。制備針尖的材料主要有金屬鎢絲、鉑-銥合金絲等。鎢針尖的制備常用電化學腐蝕法。而鉑-銥合金針尖則多用機械成型法
7、，一般直接用剪刀剪切而成。不論哪一種針尖，其表而往往覆蓋著一層氧化層，或吸附一定的雜質(zhì)，這經(jīng)常是造成隧道電流不穩(wěn)、噪?yún)鹑撕蛼呙杷淼里@微鏡圖象的不可預期性的原因。因此，每次實驗前，都要對針尖進行處理，一般用化學法清洗，去除表Ifif的氧化層及雜質(zhì)，保證針尖具有良好的導電性。4、原子力顯微鏡（AFM）原理：原子力顯微鏡（AFM）與掃描隧道顯微鏡（STM）最大的差別在于并非利用電子隧道效應，而是利用原子之間的范德瓦爾斯力（VanDerWaalsForce）作用來呈現(xiàn)樣品的表面特性。偏轉檢測方法在原子力顯微鏡（AFM）的系
