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內容簡介

　　 《掃描隧道與掃描力顯微鏡分析原理》介紹瞭：各種掃描探針顯微鏡的工作原理和工作模式，用量子力學微擾理論闡明瞭電子隧道和納米間距的針尖-樣品的相互作用的起源，簡單介紹瞭密度泛函原理和分子動力學方法對針尖-樣品相互作用的動態模擬方法，奠定瞭開展掃描探針微納測試與加工技術研究的理論與實驗基礎。《掃描隧道與掃描力顯微鏡分析原理》適閤於從事掃描探針及掃描力顯微鏡微納測試與加工技術研究的科技工作者參考，也可作為材料、物理、機械等相關專業研究生的選修教材。

內頁插圖

目錄

第1章 掃描探針及掃描力顯微鏡簡介
1.1 掃描隧道顯微鏡
1.2 原子力顯微鏡
1.3 磁力顯微鏡
1.4 橫嚮力顯微鏡
1.5 其他SPM技術
1.6 SPM錶麵分析的手段
1.7 SPM工作環境

第2章 STM和SFM的統一微擾理論
2.1 統一微擾理論的産生原因
2.2 改進的Bardeen近似法
參考文獻

第3章 針尖-樣品相互作用理論
3.1 針尖-樣品相互作用
3.2 長程力（範德瓦爾斯力）
3.3 相互作用能（黏結能）
3.4 短程力
3.5 形變
3.6 原子傳輸
3.7 由針尖引發的電子結構變化
3.8 擠壓效應
3.9 隧穿嚮彈道傳輸的轉變
參考文獻

第4章 針尖-樣品相互作用的分子動力學模擬
4.1 算法
4.2 研究特例
參考文獻

第5章 彈性介質接觸式掃描力顯微技術
5.1 層狀材料的連續彈性體理論
5.2 SIW和彈性介質間的相互作用
5.3 局域抗彎剛度
參考文獻

第6章 原子尺度的摩擦理論
6.1 摩擦力的微觀起源
6.2 理想化的摩擦力學
6.3 摩擦力的模擬計算
6.4 掃描力顯微鏡無損針尖-基底相互作用的限製
參考文獻

第7章 非接觸力顯微技術理論
7.1 分析方法簡介
7.2 範德瓦爾斯力
7.3 離子力
7.4 少量分子的擠壓：溶解力
7.5 毛細力
7.6 結論
參考文獻

精彩書摘

第2章 STM和SFM的統一微擾理論
本章討論適用於STM和SFM的統一微擾理論。為瞭搞清楚在成像過程中針尖的電子態、針尖一樣品間相互作用的影響，解釋所觀察到的圖像，微擾理論提供瞭簡單明瞭的方法。微擾理論闡明瞭針尖和樣品的性質、實驗方法和實驗條件對像的決定性作用，從而揭示齣圖像所反映的內涵。計算機數值計算技術可以實現自由針尖、自由樣品的電子結構在不同條件下的模擬和對比，微擾理論則可對STM和AFM的圖像進行預測。總的來說，將不同的理論和實驗概括到一個統一的領域中，較好的方法是通過閤適的微擾處理。本章介紹的微擾理論將隧道現象和吸引型原子力自然地聯係到一起，故稱為統一微擾理論。
2.1 統一微擾理論的産生原因
2.1.1 實驗簡介
自從Binnig和Rohrer於1981年發明STM以來，已經積纍瞭大量的實驗資料。下麵列舉齣STM理論所必須解釋的一些實驗現象。
原子分辨率：STM可區分齣各種各樣的金屬、半導體和層狀材料錶麵的最近臨原子和單個原子周圍的詳細情況。例如，最近臨原子間距為2.2～3.8 A的半導體錶麵，原子間距為2.5～2.9 A的低密勒指數的金屬錶麵以及原子間距為1.5～3.5 A的層狀材料。
……

前言/序言

　　材料研究不斷對具有更高空間分辨力和靈敏度的分析技術提齣新的需求，近年來以原子尺度對材料性質進行成像、測量和加工的研究工作不斷地深入，同時促進瞭掃描隧道顯微術STM和與其相關的掃描探針顯微術SPM及掃描力顯微術SFM的顯著發展。由於所有SPM采用的近場掃描成像方式的特殊性，各種測試結果的正確分析顯得尤為重要。
　　本書第1章簡單介紹瞭各種掃描探針顯微鏡的工作原理和工作模式。第2章根據量子力學的微擾理論論述瞭電子隧道和納米間距的針尖.樣品相互作用的起源。第3章闡明瞭各種物理量隨針尖.樣品間距的變化和不同間距下針尖與樣品相互作用的特點與結果。第4、5、6章建立瞭針尖和樣品的多粒子體係模型，采用分子動力學和密度泛函方法模擬粒子分布隨針尖一樣品間隙變化的過程，討論瞭材料的黏結性、錶麵張力，接觸形變、錶麵形變，材料彈性、塑性響應特性，材料硬度、微米和納米凹陷，摩擦力、潤滑和剪切、斷裂以及原子尺度的探針對材料錶麵的修改和加工等基礎和應用問題。第7章討論在非接觸掃描力顯微技術中涉及來自遠程針尖一樣品相互作用的範德瓦爾斯力，針尖.樣品間隙申存在液體時的離子型的雙層力，當針尖和樣品非常接近時，間隙中液體的不連續結構導緻的溶解（極化的）力和液體在錶麵以吸附薄膜形式存在的毛細作用力，闡明瞭這些作用力的典型幅度、作用範圍和復雜的交互作用。
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