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创建时间:06-07

基于原子力显微镜(AFM)的ZnO薄膜表面形貌研究

完成的主要内容: 论文内容应包括以下两部分: (1)、原子力显微镜的基本原理、系统构造、工作模式、相对于其它显微镜的优点、功能用途等; (2)、利用原子力显微镜对ZnO 薄膜表面形貌进行研究,借此介绍原子力显微镜研究薄膜材料表面形貌的具体方法。       

目      录

中文摘要及关键词...... ....1
前言...... ........1
1  原子力显微镜(AFM).... .2
1.1  AFM的物理基础... ..2
1.2  原子力显微镜的成像原理.. ..3
1.3  原子力显微镜的主要构件和性能 ..3
1.3.1  激光器单元. 3
1.3.2  微悬臂单元.. 3
1.3.3  压电扫描单元.. ..4
1.3.4  光电检测与反馈单元. ...4
1.4  原子力显微镜的成像模式及特点 ...4
1.4.1  接触模式(Contact Mode) ...5
1.4.2  非接触模式(Non-contact Mode) ...5
1.4.3  轻敲模式(Tapping Mode). ..5
1.5  原子力显微镜的功能. ...6
1.5.1  表面形貌的表征 ...6
1.5.2  表面物化属性的表征 .....6
1.5.3  AFM的功能拓展 .....6
1.6  原子力显微镜的优点 ...6
1.6.1  高的空间分辨率 .....6
1.6.2  广泛的试验对象 ....6
1.6.3  简单易行的制样过程 ...7
1.6.4  多样的试验环境 ...7
2  利用 AFM 对 ZnO 薄膜表面形貌进行研究 ..7
2.1  ZnO 的基本结构、特性及用途 ...7
2.2  ZnO 薄膜的制备 ....7
2.3  用 AFM 对样品进行扫描 ...8
2.4  利用AFM离线软件系统对扫描图像进行处理及分析. ..9
2.4.1  AFM 离线软件系统简介. ....9
2.4.2  扫描图像的处理 ......9
2.4.3  扫描图像的分析 .11
3  结论与展望. .15
参考文献.. ...15
英文摘要及关键词... .....16
致谢.. ......16


前言
显微观测技术是人类视觉感官功能的延伸与增强,以光学显微镜、电子显微镜为代表的一系列先进显微技术的出现与应用,为人类科技和社会的进步做出了巨大贡献。然而一切都还没有结束,科技是无止境的。
1982年,IBM 公司苏黎世实验室的 G.Binning 和 H.Rohrer 发明了世界上第一台扫描隧道显微镜( Scanning Tunnelling Microscope,简称 STM )。STM 仪器能够提供人们前所未有的高空间分辨率,利用 STM,人类有史以来第一次在实空间观察到了原子的晶格结构图像,为人类认识微观世界的奥秘提供了有力的观察和研究工具。扫描隧道显微镜以它优异的功能激起各国学者的极大关注,在它出现后的几年中,已经在物理学、材料科学、光电子学和微电子技术等领域中得到广泛应用。但是,STM 的工作原理要求样品必须是电的良导体,所以它只能用于研究导体和半导体材料。而大部分的材料是不导电的,在研究它们时必须在样品表面覆盖一层导电薄膜。这既大大地增加了制样的难度,而且在很大程度上损失了样品的细节信息[1]。
科技的进步往往是在对问题的不断解决中实现的。1986年,IBM 公司的 G.Binning 和斯坦福大学的 C.F.Quate 及 C.Gerber 合作发明了原子力显微镜( Atomic Force Microscope,简称 AFM ),它是在扫描隧道显微镜基础上,为了能够直接观察和研究非导电材料的表面形貌,经过改进而发展起来的分子和原子级显微工具。其不仅能从原子尺度上对导体、半导体表面进行成像,而且能获得诸如玻璃、陶瓷等非导电材料的表面形貌,并能在真空、大气和水中无损地直接观察物体, 特别是能应用于生物样品,可以进行活性的动态研究,几乎无需进行样品制备,因此是对 STM 应用的强有力发展。与此同时,扫描探针显微技术也得到了蓬勃发展,相继诞生了一系列在主要结构和工作方式上与 STM 和 AFM 相类似的显微仪器,例如,横向力显微镜( LFM ),磁力显微镜( MFM )等仪器技术,形成了一
 

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