第十五章 纳米测量学与纳米探测技术 纳米测量学是纳米科技完整体系中的一个重要分支学科，其内涵涉及纳米尺度的评价，成份、微结构和物性的纳米尺度测量等。 一、现状和展望 二、扫描探针显微分析技术 (SPM：Scanning Probe Microscopes) 一、现状和展望 1. 纳米测量学面临的任务 如何评价纳米材料的颗粒度及分布、比表面和微结构？ 如何评价超薄薄膜表面的平整度和起伏？ 如何测量纳米尺度的多层膜中单层膜的厚度？ 如何评价纳米器件？等等 2. 纳米测量学发展的途径 (1) 创造新的纳米测量技术，建立新原理、新方法。 纳米科技发展与 1981 年 Binnig 和 Rohrer 研制成功STM 有很大关系。以 STM 为基础，人类可在纳米级乃至原子级水平上研究物质表面原子、分子的几何结构及与电子行为相关的物理、化学性质，并已发展了一些微细加工技术和相关的学科。 如“针尖化学”：研究在 STM 的针尖上单个原子和分子是如何反应的。 是纳米测量的核心技术，它的诞生促进了纳米科技的飞速发展。 (2) 对常规技术进行改造，使之适应纳米测量的需要。 (离子束、光子束、电子束三束微束分析手段) 提高它们的横向、纵向分辨率 电子显微技术 TEM：电子束 可见光；磁场 透镜。 TEM、STEM：达 0.2-0.1nm 的分辨率 （电子能量高达 400keV 以上，电子的波长短） U (kV) 100 200 300 400 500 (Å ) 0.0370 0.0251 0.0197 0.0164 0.0142 电子束波长比光波波长小几百倍，使 TEM 的分辨率大大提高。随着计算机技术的发展，其放大倍数已超过一千万倍。 3．纳米测量技术的展望 (1) 超薄膜及横向纳米结构的分析技术 基于 SPM 技术，既可作为“眼”(纳米分析工艺)，确定原子和亚微米尺寸范围内的层面的几何排列和电子排列；又可作为“手”(纳米加工工具)，用于层面的修整（移动原子等）。 其未来的发展应着眼于： i) 探针多样化：电子、离子等微束与 SPM 结合。 ii) 对新型材料表面（陶瓷、聚合物膜、纳米成份膜）和超光滑表面进行分析，分析结果定量化。 iii) 纳米粒度的定位、加工和（原位）控制。 (2) 电子与光子束分析（能谱分析）技术 i) Auger 电子能谱(AES)、X 射线光电子能谱(XPS) AES：表面显微分析、深度剖面分析 (溅射剥层) XPS：表面化学成分分析、表面电子态(化学键)分析 ii) 能量(波长)扩展 X-ray 分析法 EDX (WDX) Energy (Wavelength...
