SPM 基本原理与表面化学方面的应用.pdf

扫描探针显微技术的原理和应用 Scanning Probe Microscopy and Its Applications in Catalysis 中国科学技术大学 2013年11月 主要内容 一、扫描探针显微技术（SPM ）概论 SPM的基本概念、发展历史和基本构成等 二、扫描隧道显微镜的原理和应用 1. STM的基本原理和技术特点 2. STM在表面化学研究中的应用 三、原子力显微镜的基本原理和应用 1. AFM的基本原理和技术特点 2. AFM 的应用实例 四、其他的扫描探针显微技术及相关技术进展 参考工具书 1. C. J. Chen， “Introduction to Scanning Tunneling Microscopy ” (Oxford Series in Optical and Imaging Sciences, 4), Oxford University Press, 1993. 2. 《扫描隧道显微学引论》 （华中一，朱昂如，金晓峰译，中国轻工业 出版社，1996）。 3. 吴凯，“表面结构与表面分析讲义”，未出版. 4. King Lun Yeung and Nan Yao，“Scanning Probe Microscopy in Catalysis”，J. Nanosci. Nanotech.4 (2004) 1 5. Michael Bowker and Philip R. Davies， “Scanning Tunneling Microscopy in Surface Science, Nanoscience and Catalysis ”， WILEY-VCH Verlag GmbH，2009 主要内容 一、扫描探针显微技术（SPM ）概论 SPM的基本概念、发展历史和基本构成等 二、扫描隧道显微镜的原理和应用 1. STM的基本原理和技术特点 2. STM在表面化学研究中的应用 三、原子力显微镜的基本原理和应用 1. AFM的基本原理和技术特点 2. AFM 的应用实例 四、其他的扫描探针显微技术及相关技术进展 概 论 扫描探针显微镜,即SPM （Scanning Probe Microscope ）,顾名思义 ，即 利 用 尖 锐 探 针 对 表 面 扫 描 成 像 的 显 微 技 术 。它 包 括 常 说 的 STM （Scanning Tunneling Microscope, 扫 描 隧 道 显 微 镜 ） ，AFM （Atomic Force Microscope ，原 子 力 显 微 镜 ）以 及 包 括 SNOM （Scanning Near-field Optical microscopy,近场光学显微镜)等在内 的一系列扩展的扫描探针显微技术。 STM是由IBM公司瑞士苏黎世实验室的Gerd Binnig和Heinrich Rohrer于 1982年构思 ，由Binnig、Rohrer、Gerber和Weibel当年实现 。1986 年 ，Binnig和Rohrer获得诺贝尔奖 （同年获奖者还有Ernst Ruska，德 国马普学会Fritz-Haber研究所 ，电镜的发明人 ）。 AFM则由Binnig ，Quate和Rohrer等人于 1986年设计出来 。从此以后 ，人 们又根据不同的作用力原理和操作模式设计出系列的AFM ，如磁力 （MFM ）、相 变 （Phase Mode ）、化 学 力 （CFM ）、接 触 式 （Contacting ）、非接触