化学镀层的开尔文力显微术_SKFM_研究.pdfVIP

第 24 卷 第 3 期 电 　子 　显 　微 　学 　报 Vol24 ,No3 2005 年 6 月 Journal of Chinese Electron Microscopy Society 200506 ( ) 文章编号 2005 ( ) 化学镀层的扫描开尔文力显微术 SKFM 研究 1 2 2 1 3 2 2 3 周　强 ,谢　中 ,黄桂芳 ,周艳明 ,安　　 ,王祝盈 ,陈小林 ,许建斌 (湖南大学 1 材料科学与工程学院 ,2 应用物理系 ,湖南 长沙 410082 ;3 香港中文大学电子工程系 ,香港) 摘 　要 : 首次在化学镀样品上成功地实现了扫描开尔文力显微镜的测量 ,得到了化学镀层表面形貌以及与微观组 分分布相关的表面电势差信息。该分析方法没有复杂的样品制备过程 ,不会破坏样品的原始状态 ,对于宏观上具 有确定组分的微观相分离样品 ,可以由表面电势差得到不同相的微区分布。比其它的常规分析手段有更高的空间 分辨率 ,能获得更多的材料微区结构、组分与性能间关系的信息。 关键词 : 化学镀 ;相分离 ;开尔文力显微镜 ;表面电势差 中图分类号: TG1568 ;TG11521 + 57 　　文献标识码 : A 　　化学镀是表面处理技术中一种重要的工艺手 样品表面电势不同 ,针尖和微悬臂会受到力的作用。 段。它不需外加电源 ,可在衬底表面的催化作用下 通过调整施加到针尖上的直流电压 ,使得针尖的势 经可控制的化学还原反应自发地进行金属沉积。化 与针尖所历经的表面区域的电势完全相同时 ,该力 学镀广泛应用于石油工业 , 电子工业,机械工业 ,航 变为零。将针尖在不同 x , y 位置上的形貌和归零 天航空工业和日用品的表面功能性、保护性镀 电压信号同时纪录下来,就获得了样品表面形貌和 层[1 ,2 ] 。镀层的形貌、结构和组分分布对材料的理化 对应势差的三维分布图。由于原子力显微镜具有比 性能起着重要的作用 ,其中镀层微区组分对材料性 传统分析方法高得多的空间分辨率[5～8 ] ,所以可获 能的影响尤为关键。化学镀层分析的常规手段主要 得化学镀层微区更完整的信息。 有 X 射线衍射、扫描透射电子显微镜、光学显微镜、 本文用 DI III Plus 扫描开尔文力显微镜研究化 [3 ] 学镀钴膜层表面形貌与组分分布相关的表面电势差 X 射线光电子能谱仪、俄歇电子能谱仪 等。由于 分布 ,用西门子公司 D5000X射线衍射分析仪 CuK 这些分析用的离子束、电子束、光子束本身聚焦能力 α ( ) 和作用范围的限制 ,难以获得很高的化学成分空间 谱线测定镀层结构 ,并用扫描电子显微镜 SEM 测 分辨率。透射电子显微镜虽能获得高分辨的形貌和 定其化学成分及形貌。 结构像 ,但高能电子束会使某些对温度敏感的样品