材料结构分析表面显微技术 (2).pptVIP

3）STM工作原理：①利用半径很小的金属针尖作为一电极探测材料表面，被测固体表面作为另一电极。②当两电极之间距离减小到原子尺寸（小于1nm）数量级时，电子可以从一个电极通过隧道效应穿过势垒达到另一电极，并形成电流。第31页，共44页，星期日，2025年，2月5日材料结构分析表面显微技术第1页，共44页，星期日，2025年，2月5日思考题：1、TEM和SEM的区别与联系？2、TEM和SEM图片能够提供哪些信息？第2页，共44页，星期日，2025年，2月5日TEMimage第3页，共44页，星期日，2025年，2月5日SEMimage第4页，共44页，星期日，2025年，2月5日思考题：1、STM技术的方法特点？2、STM技术的方法原理？3、STM技术的工作原理？4、STM方法的主要工作模式及其选择条件？第5页，共44页，星期日，2025年，2月5日用来研究材料表面的微观结构及其形态等的分析方法,主要有:透射电子显微镜(TEM);扫描电子显微镜(SEM);扫描隧道显微镜(STM);原子力显微镜(AFM).第四章表面显微技术第6页，共44页，星期日，2025年，2月5日TEM可以最直观地给出纳米材料颗粒大小、形状、粒度分布等参数，电镜照片一目了然。用高分辨率透射电镜HRTEM还可得到有关晶体结构的信息。一、透射电子显微镜(TEM)1、TEM基本原理通过高能电子(50-200keV)穿透样品，根据样品不同位置的电子透过强度不同，或电子透过晶体样品的衍射方向不同，经过后面电磁透镜的放大后，在荧光屏上显示出能够反映样品形貌的图象。第7页，共44页，星期日，2025年，2月5日德布罗意波或物质波：实物粒子的运动，既可用动量、能量来描述，也可用波长、频率来描述。在有些情况下，粒子性表现突出些，在另一情况下，又是波动性表现突出些。这就是实物粒子的波粒二象性。实物粒子的这种波就叫德布罗意波或物质波。联系粒子性和波动性关系式为：以电子为例，用150V的电势差加速，其德布罗意波波长为0.1nm。而当用104V时，波长为0.01nm。第8页，共44页，星期日，2025年，2月5日2、分辨率R：TEM能够明显分辨两个间距最小的物点和晶面的能力。通常可达0.1nm。3、电子衍射：电子束在晶体中散射，在满足布拉格定律方向上有相互加强衍射束出射的现象。4、TEM基本功能1）形貌观察：通过照片，可获得样品颗粒大小、形状、粒度分布等信息。2）选区电子衍射：即用衍射光阑选择一个区域，对其做电子衍射。可把晶体试样的微区形貌与结构对照地进行研究。第9页，共44页，星期日，2025年，2月5日3）X射线能谱分析（EDS）：高能电子入射样品后使原子内壳层电子被激发电离，而后原子在回复基态过程中能够产生特征X射线。根据特征X射线的波长和强度就可进行定性与定量分析。EDS的性能：①可分析元素序数范围为4Be－92U。②微区分析可小至几十埃，可作点、线和面分析。③最低检测限一般为1％，实际上5％。第10页，共44页，星期日，2025年，2月5日5、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）：1）功能特点：①可观察反映晶面间距的晶格条纹像，还可拍摄反映晶体结构中原子或原子团配置情况的结构像,甚至单原子的像。②HRTEM已经成为深入探测晶体结构的最直接方法，也是对XRD方法研究晶体结构的一种验证。2）HRTEM像主要有三种：①一维晶格像：可直接测得晶面间距。②二维晶格像：可直接观察位错和晶界结构。③单个原子像：可直接看到原子的晶格位置。第11页，共44页，星期日，2025年，2月5日6、TEM应用举例1ZnOTiO2第12页，共44页，星期日，2025年，2月5日ZnO粒子的TEM图第13页，共44页，星期日，2025年，2月5日CNTs-TiO2复合样品的TEM(左)和HRTEM(右)图第14页，共44页，星期日，2025年，2月5日二、扫描电子显微镜(SEM)1、方法原理1）二次电子：在入射电子作用下，从固体样品中出射的，