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原子探針理論與技術

原子探針理論與技術. 指導老師 : 莊承鑫 組員 : 江宗茂、 陳信瑋 張 昱晨、呂嘉仁. 研究動機. 在我們的日常生活中，充滿各類與奈米相關的產品，比如說奈米化的鈣以及奈米保養品，以資訊類的產品我們比較有辦法量測表面等級，所以我們這次實驗以光碟片上的薄膜來量測奈 米 表面 形貌 。. 試片準備. 這次的 AFM 實驗，我們選擇了光碟片來做測試，取下光碟片面上的薄片。. 機台操作參數. ㄧ . 打開 AFM 控制主機，再打開裝有 AFM 控制介面軟體 ( ProScan ) 的主機，並且暖機 10 分鐘，如 圖 一.

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原子探針理論與技術

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Presentation Transcript

  1. 原子探針理論與技術 指導老師:莊承鑫 組員:江宗茂、陳信瑋 張昱晨、呂嘉仁

  2. 研究動機 • 在我們的日常生活中，充滿各類與奈米相關的產品，比如說奈米化的鈣以及奈米保養品，以資訊類的產品我們比較有辦法量測表面等級，所以我們這次實驗以光碟片上的薄膜來量測奈米表面形貌。

  3. 試片準備 • 這次的AFM實驗，我們選擇了光碟片來做測試，取下光碟片面上的薄片。

  4. 機台操作參數 • ㄧ.打開AFM控制主機，再打開裝有AFM控制介面軟體(ProScan)的主機，並且暖機10分鐘，如圖一 圖一.左為AFM控制介面軟體主機，右為AFM控制主機 (開關位於主機後面)

  5. 二.將AFM本體後面的Hystron STD 介面卡切換至STD，如圖二 圖二.Hystron與STD的介面切換卡

  6. 三.將CP Research Head裝在Transducer上，並調整檔位，如圖三 圖三.左為CP Research Head，右為Transducer

  7. 圖四.調整檔位(備註:FMOD LFM預設檔位為LFM)

  8. 四.裝針步驟 圖五.裝配探針所需工具

  9. 實驗步驟 步驟一:將固定探針之小鐵片置於平台上並壓下

  10. 步驟二:利用夾子將探針固定於小鐵片上

  11. 步驟三:利用Spring Tool扳開探針彈夾夾座，並將步驟二小鐵片的背面三個小孔準確的放入探針彈夾的三個小珠珠中

  12. 步驟四:將探針彈夾插在CP Research Head的插槽內

  13. 步驟五：擺放Sample

  14. 五.掃描sample 1.開軟體→詢問是否打共振頻率—選NO(如圖七) → 選 並將X方向和(Y方向)的Size歸零，並Scan Off，再將雷射關掉(按一下 )。PS:一般情況Y方向為零

  15. 2.Setup → Approach → Approach type選擇為Auto select，再按Done。(如圖八) 圖八

  16. 3.Setup → Configure parts → Head mode 選擇為NCM，再按OK。 (如圖九) 圖九

  17. 4.Setup →Calibration edit→出現Warning，並按Yes 在Category選項裡選擇Probe，在右邊視窗下選擇R:ErrSigNewtonePerMeter40，並會在右上角出現彈簧常數值為40N/m，再按下Done(如圖十)

  18. 圖十.確認探針之彈性係數

  19. 5.按兩下 會出現兩個Scale，其中一個Scale之CH(channel)選擇為A-B， 另外一個Scale之CH選擇為A+B。(如圖十一)PS:CH(A-B)鎖小隱藏 圖十一

  20. 6.打開雷射按一下並會出現是否打共振頻率，選擇NO，按下 並Scan Off。設定Rate為0.5、Gain為0.2 7.按下並 按下View底下之ON，打開OM，並將Z軸下拉至20000um，否則OM無法對焦在Cantilever上。 注意:下拉Z軸時，注意 探針與Sample之距離 PS:基本上到20000μm，但最好以視覺實際去下針

  21. 8.調整IR正確的打在Cantilever上，且A+B＞1V，A-B需介於正負300mV間。(OM如果不再使用請OFF)。8.調整IR正確的打在Cantilever上，且A+B＞1V，A-B需介於正負300mV間。(OM如果不再使用請OFF)。 PS:不要同時兩旋扭調整，ㄧ次ㄧ個旋鈕調整 (1).先把紅外線瞄準在探針的懸臂樑之中間，此時CH(A+B)為1.5左右，此時CP Research Head之調整燈中心是否為最亮(綠燈) (2).細調到紅燈不見

  22. 9.點選 按下Scan on，再按下 會出現一視窗，先勾選 Auto Drive Adjust → Refresh，再Zoom in 至5KHz/div，調整好Drive時 按下Done。(如圖十二) PS:如果曲線不大，可以調整可以調整大小

  23. 圖十二.正常探針之訊號且建議點選之位置

  24. 10.蓋上防震蓋，準備下針，注意:下針時，一定要Scan off，跳到 按下Approach，直到下針成功時綠燈將不會閃爍，且Z Piezo bar(右邊)會 停在bar之中間，且綠色指標越往右邊代表Z Piezo伸張長度越長，黃色指標代表探針訊號值，紅色指標代表Set Point值(如圖十三)。

  25. 圖十三

  26. 11.下針成功後，Setup →Input config→Topgraph(回饋系統) →調整欲掃描之面積最大尺寸為100 m→按一下A，並視探針訊號調整Gain值、X和Y之offset值Slope調整至水平，NC模式Scan rate應在0.5Hz~2Hz之間，按下Image即開始掃描呈像。

  27. 12.Image中可視情況停止，重新調整Gain值和X和Y之offset值。當Image結束後，可從File→save as

  28. 六. Sample Change 1.將Scan size、X,Y Offset、X,Y Slope 歸零，再Scan Off，並跳至Stage Control畫面選擇Sample Change並按下Go to，當PZT Scanner回到最高位置時，取出Sample 2.再從五-6步驟開始。

  29. 七.關機 1.先將Scan size、X,Y Offset、X,Y Slope 歸零，再Scan Off，並跳至Stage Control畫面選擇Sample Change並按下Go to，當PZT Scanner回到最高位置時，取出Sample，並將雷射關掉，再到File底下的Exit並按下使軟體介面關閉。 (其中有一視窗要關閉時請選擇Abort)。

  30. 實驗結果 3D 2D

  31. 結論 多次的掃描結果，終於掃描出最完整的一張光碟圖片，經過這次實驗讓我了解到原來我們生活中存在著許多奈米的東西，只是因為太小或者太習以為常的東西而忽略了，也伴隨著奈米這科技越來越發達，讓我們的生活更加便利。

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