原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope)作為掃描力顯微鏡(AFM)的一種,是1986年由斯坦福大學(xué)的Binning教授等在掃描隧道顯微鏡(STM)的基礎(chǔ)上開發(fā)的.AFM的工作原理基于量子力學(xué)中的泡利不相容原理.原子核外的電子處于不同能級(jí),每個(gè)能級(jí)只允許容納一個(gè)電子.當(dāng)兩個(gè)原子彼此靠近時(shí),電子云發(fā)生重疊,由于泡利不相容原理,原子之間產(chǎn)生了排斥力,從而使與探針相連的微懸臂彎曲,通過采集微懸臂的位移,即可得知物體表面的形貌.尖銳針尖和待測(cè)樣品之間存在的原子間作用力是它工作的動(dòng)力,所以AFM對(duì)樣品的導(dǎo)電性沒有任何要求,這就彌補(bǔ)了STM不能檢測(cè)絕緣樣品的不足.作為一個(gè)微觀領(lǐng)域,尤其是納米結(jié)構(gòu)的檢測(cè)工具,AFM倍受人們關(guān)注的另一個(gè)原因是它具有極高的實(shí)測(cè)精度和適應(yīng)多種測(cè)試環(huán)境.

TiN薄膜材料是一種新型材料,具有高硬度,耐腐蝕性和仿金色彩,作為一種代金裝飾材料引起了人們的廣泛關(guān)注.然而其納米化后的微觀形態(tài)卻未見相關(guān)報(bào)道,為此以納米TiN薄膜材料為例,利用原子力顯微鏡對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀測(cè)分析.

在實(shí)驗(yàn)前首先在分析純酒精中清洗待檢的TiN薄膜,去除表面吸附污垢.在常溫、常壓下進(jìn)行小范圍的檢測(cè),附加偏壓100mV,隧道電流1.5nA.檢測(cè)結(jié)果的像素:700@700,掃描范圍:4.5@4.5nm2.可以看到許多如圖中白線標(biāo)出的重復(fù)單元:在同一平面上存在6個(gè)原子,3個(gè)原子構(gòu)成一個(gè)近似的等邊三角形,另外3個(gè)原子分別位居三角形3邊的中點(diǎn).由固體物理理論知道,TiN的晶格結(jié)構(gòu)與NaCl類似,屬于面心立方結(jié)構(gòu),晶格常數(shù)為0.4242n.其(111)面上呈現(xiàn)的原子圖象,小圓圈表示Ti或者N原子.可以肯定在原子力成像圖中所出現(xiàn)的重復(fù)單元即為TiN元胞的(111)面.從而可以確定檢測(cè)的納米TiN薄膜優(yōu)先生長(zhǎng)面為(111)面.這與用XRD法鑒定的結(jié)果完全符合.還可以確定的晶格常數(shù)為0.45?0.05nm,與理論值相吻合.另外通過測(cè)量圖中單個(gè)元胞原子之間的距離,即可確定出(111)面上出現(xiàn)的原子類別.

蘇州飛時(shí)曼精密儀器有限公司成立于2013年，坐落在美麗的蘇州高新區(qū)科技城，是一家起點(diǎn)高、前瞻性強(qiáng)的研發(fā)和制造型高科技企業(yè)。公司的核心研究方向?yàn)楣狻C(jī)、電、算一體化的微納米檢測(cè)設(shè)備、先進(jìn)的醫(yī)療儀器。飛時(shí)曼作為國(guó)內(nèi)自主品牌、原子力顯微鏡廠家，其主要產(chǎn)品有：原子力顯微鏡系列（多模式原子力顯微鏡 FM-Nanoview1000AFM、一體式原子力顯微鏡 FM-Nanoview6800AFM、拉曼原子力顯微鏡一體機(jī) FM-NanoviewRa-AFM、光學(xué)原子力顯微鏡一體機(jī) FM-NanoviewOp-AFM、教學(xué)型原子力顯微鏡 FM-Nanoview T-AFM、教學(xué)型掃描隧道顯微鏡 FM-NanoviewT-STM、工業(yè)型原子力顯微鏡 FM-NanoviewLS-AFM、拉曼光譜儀RM5000、拉曼光譜儀RM8000、拉曼光譜儀RM9000）。2015年，公司獲得江蘇省高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)證，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)30多項(xiàng)，研發(fā)的多款產(chǎn)品被評(píng)為高新技術(shù)產(chǎn)品，并通過CE、ISO9001、SGS認(rèn)證。