纳米技术作为当前发展迅速、研究广泛、投入多的科学技术之一,被誉为21世纪的科学,并且和生物工程一起被认为是未来科技的两大重要前沿。从纳米技术的发展来看,激光干涉纳米光刻技术、纳米加工、纳米测量技术,以及纳米制造等,都有着不可忽视的地位和作用。
原子力显微镜是纳米技术研究中很常用也是很基础的一个仪器。它是利用微悬臂感受和放大悬臂上探针与受测样品原子之间的作用力,从而达到检测的目的,具有原子级的分辨率[1]。随着人们对纳米技术的深入研究以及对afm原子力显微镜的不断开发,使原子力显微镜不仅仅具有检测的功能,还可以实现对样品的“推”、“拉”、“刻划”、“切割”、“搬运”等功能,增大了afm原子力显微镜的使用范围。其优势在于操作过程不受环境影响,既可以在大气环境下工作,也可以在液相下工作。这对人们在生物医学等方面的研究工作,带来了便利。
对于纳米技术相关课程的基础教学而言,原子力显微镜是学生们感知纳米量级,实现简单操作的很直接的方式之一。因此,本论文针对afm原子力显微镜特点及纳米技术相关教学的知识点,将原子力显微镜工作原理及实际扫描、操作后得到的图片引入到课堂中进行辅助教学,取得了一定的效果,提升了学生们的学习兴趣。
针对纳米测量所涉及的两个重要领域:纳米长度测量和纳米级的表面轮廓测量。列举了afm原子力显微镜扫描的利用多光束激光干涉光刻制备单晶硅形貌图。
观测者不但可以直接看到被测样品的表面形貌,还可以通过原子力显微镜二维图像形成相应的三维像,从而获得样品表面结构的深度,大小以及长度等重要信息参数。
通过afm原子力显微镜对原子的操作及样品形貌的扫描,可以让学生更为直观的了解原子力显微镜以及纳米技术的相关概念及原理。同时,清晰的扫描图像可以进一步促进学生对纳米技术相关教学课程内容的理解。