扫描隧道显微镜主要常用的有哪几种扫描模式?各有什么特点?

扫描隧道显微镜主要常用的有哪几种扫描模式?各有什么特点?,第1张

主要有两种工作模式:恒电流模式和恒高度模式.

恒电流模式:x-y方向进行扫描,在z方向加上电子反馈系统,初始隧道电流为一恒定值,当样品表面凸起时,针尖就向后退;反之,样品表面凹进时,反馈系统就使针尖向前移动,以控制隧道电流的恒定。将针尖在样品表面扫描时的运动轨迹在记录纸或荧光屏上显示出来,就得到了样品表面的态密度的分布或原子排列的图象。此模式可用来观察表面形貌起伏较大的样品,而且可以通过加在z方向上驱动的电压值推算表面起伏高度的数值。

恒高度模式:在扫描过程中保持针尖的高度不变,通过记录隧道电流的变化来得到样品的表面形貌信息。这种模式通常用来测量表面形貌起伏不大的样品。

SEM全称是扫描电子显微镜。

一般常用微观形貌观测模式。电流大小是由电流密度和镀件面积决定的,电流密度是由各电镀工艺决定的。那么,知道了这几个条件怎样计算镀层厚度或者时间呢?首先要了解电化当量的概念,所谓电化当量,就是单位电流和单位时间内能够镀出的金属的质量(重量),电镀常用的电化当量单位是克/安培小时,不同的金属有不同的电化当量,可以查相关资料得到,也可以自己计算出来,计算方法是金属的克当量(就是金属的原子量除以它的价数)除以26.8。

比如,镍的原子量是58.69,价数是2,它的克当量就是58.69/2=29.35,它的电化当量就是29.35/26.8=1.095(克/安培小时)。怎样由电化当量计算镀层厚度呢?举个例子,比如镀镍,已知电化当量是1.095克/安培小时,假定给的电流密度是3A/平方分米,那么1平方分米面积,镀1小时,就是3安培小时,就会镀出1.095乘以3,等于3.225克镍,这么多的镍分布在1平方分米的面积上,镍的密度(比重)是8.9,不难算出镀层厚度是3.6丝,考虑到电流效率不是100%,镀镍电流效率一般为95%,修正后镀层厚度就是3.6乘以0.95=3.4丝。

采用低真空模式或环境扫描模式(这两种模式一般都是要通入水蒸气,保持低真空度)。只不过清晰度会差一些,放大倍率倒是不会降低太多,一般1万或3万左右的放大倍数都没问题,主要是与喷金比较,会有些模糊,另外样品非常容易被电子束打的变形,留下烙印。


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