以原子力顯微鏡及磁力顯微鏡觀測基底表面之奈米粒子

Report
私立再興中學物理專題成果發表會
以原子力顯微鏡及磁力顯微鏡
觀測基底表面之奈米粒子
指導教授:傅祖怡教授
指導老師:陳藝丰老師、楊雅婷老師
報告學生:高一誠 游捷、蕭文謙
實驗目的
•了解硬碟表面形貌及磁區排列方式
•奈米粒子鈷在矽基底上的表面形貌及磁訊號
•奈米流體鈷在不同層面表面粒子的差異
實驗儀器構造與原理介紹
原子力顯微鏡
Atomic Force Microscopy, AFM
優點:1.大氣下直接運作
2.樣品可以為不良導體
實驗儀器構造與原理介紹
凡得瓦力:原子與原子間的作用力
AFM架構示意圖
四象限二極體
探針介紹
懸臂
↑實驗用探針
探針位置
圖片來源:
探針作動模式
接觸式模式(Contact Mode)
半接觸模式(Semi Contact Mode)
非接觸式模式(Non-contact Mode)
探針作動模式
半接觸模式(Semi Contact Mode)
距離樣品一定高度,以上下作動方式掃描樣品,
再以電腦推算樣品表面起伏
動畫來源:
實驗操作方法流程
實驗操作方法流程
實驗結果
硬碟
硬碟
↓硬碟表面的刮痕
↓硬碟表面的磁訊號
實驗結果發現:硬碟的刮痕與磁區垂直
實驗結果
奈米流體鈷以滴管滴定矽基底之表面
奈米流體鈷以滴管滴定矽基底之表面
範圍25μm×25μm表面形貌
以藍色圖框放大掃圖的結果
範圍8μm×8μm表面形貌
奈米流體鈷以滴管滴定矽基底之表面
以藍色圖框放大掃圖的結果
相對應的強烈磁訊號
奈米流體鈷以滴管滴定矽基底之表面
可清楚看見鈷奈米粒子
奈米流體鈷在不同層面之形貌
奈米流體鈷在不同層面之形貌
樣品製備流程
↑蓋玻片基底
↑奈米流體(奈米懸浮粒子水溶液)
↑於超音波震盪機清洗樣品
↑以45度角浸泡於流體中
奈米流體鈷在不同層面之形貌
實驗前假設 粒子數 下層>中層>上層
上層流體取樣
上層奈米粒子3μm×3μm
粒子高於7.912nm的區域
中層流體取樣
中層奈米粒子5μm×5μm
粒子高於4.162nm的區域
下層流體取樣
下層奈米粒子10μm×10μm
粒子高於10nm的區域
綜合比較
取樣區域
上層流體
中層流體
下層流體
實驗前預期粒子
數
最少
次之
最多
3μm×3μm
5μm×5μm
10μm×10μm
高度超過10nm的
粒子數
6個
0個
約350個
單位面積高度超
過10nm的粒子
數
0.66個
0個
3.5個
實驗結果粒子數
次之
最少
最多
實驗範圍
結論
粒子大多聚集在奈米流體
下層的部份,中層的粒子
則大多較矮數量也相對最
少,至於上層則是比預期
多,粒子的大小也比中
層大。
參考文獻
•原子力顯微鏡原理,翁永進
http://web1.knvs.tp.edu.tw/AFM/ch2.htm
•掃描探針顯微術 再興中學直升班專題簡報,黃筱嵐
•奈米科技及原子操控 (下)簡報 國立中央大學,粘正勳
心得與感想
技術,經驗,文獻,
並不是實驗全部。
在奈米尺度的世界,
要找到自己想要的,
運氣也非常重要,
因此做實驗時
必須更有耐心
才能成功
致謝
★感謝傅祖怡教授以及老師給予細心的教導
★感謝再興給予這次製作專題的機會
★感謝陳藝丰老師細心的指導及叮嚀,並原諒
我們在實驗過程中的疏忽
★感謝楊雅婷老師時時的關心及建議
THE END
謝謝大家

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