利用扫描开尔文探针显微镜观察薄膜光电器件能级排布
锂离子电池材料常用表征技术
锂离子电池材料常用表征技术在锂离子电池发展的过程当中，我们希望获得大量有用的信息来帮助我们对材料和器件进行数据分析，以得知其各方面的性能。
目前，锂离子电池材料和器件常用到的研究方法主要有表征方法和电化学测量。
电化学测试主要分为三个部分：（1）充放电测试，主要看电池充放电性能和倍率等；（2）循环伏安，主要是看电池的充放电可逆性，峰电流，起峰位；（3）EIS交流阻抗，看电池的电阻和极化等。
1、成分表征（1）电感耦合等离子体（ICP）用来分析物质的组成元素及各种元素的含量。
ICP-AES可以很好地满足实验室主、次、痕量元素常规分析的需要；ICP-MS相比ICP-AES是近些年新发展的技术，仪器价格更贵，检出限更低，主要用于痕量/超痕量分析。
Aurbac等在研究正极材料与电解液的界面问题时，用ICP研究LiC0O2和LiFePO4在电解液中的溶解性。
通过改变温度、电解液的锂盐种类等参数，用ICP测量改变参数时电解液中的Co和Fe含量的变化，从而找到减小正极材料在电解液中溶解的关键[1]。
值得注意的是，若元素含量较高（例如高于20%），使用ICP检测时误差会大，此时应采用其他方式。
（2）二次离子质谱（SIMS）通过发射热电子电离氩气或氧气等离子体轰击样品的表面，探测样品表面溢出的荷电离子或离子团来表征样品成分。
可以对同位素分布进行成像，表征样品成分；探测样品成分的纵向分布Ota等用TOF—SIMS技术研究了亚硫酸乙烯酯作为添加剂加到标准电解液后，石墨负极和LiC0O2正极表面形成SEI膜的成分[2]。
Castle等通过SIMS探测V2O5在嵌锂后电极表面到内部Li+的分布来研究Li+在V2O5中的扩散过程[3]。
（3）X射线光子能谱（XPS）由瑞典Uppsala大学物理研究所Kai Siegbahn教授及其小组在20 世纪五六十年代逐步发展完善。
X射线光电子能谱不仅能测定表面的组成元素，而且还能给出各元素的化学状态信息，能量分辨率高，具有一定的空间分辨率（目前为微米尺度）、时间分辨率（分钟级）。
力调制技术在区分聚合物薄膜晶畴、非晶畴中的应用
第22卷第2期2003年4月电 子 显 微 学 报Journal of Chinese E lectron Microscopy SocietyV ol 222,N o 12200324文章编号:100026281(2003)022*******力调制技术在区分聚合物薄膜晶畴、非晶畴中的应用朱国栋,李 杰3(上海同济大学物理系环境物理研究室,上海200092)摘 要:聚合物材料多为半晶态,晶畴和非晶畴共存。
采用扫描探针显微术的力调制技术,成功区分出聚合物薄膜P (VDF 2T rFE )中存在的弹性性质相差悬殊的两类畴:高弹性畴和低弹性畴,并推测高弹性畴对应于P (VDF 2T rFE )的晶畴。
由此可见,力调制技术在有机材料微观结构区分中具有重要的应用价值。
关键词:扫描探针显微镜;力调制技术;晶畴;非晶畴;Sneddon 理论中图分类号:T N16;O48415 文献标识码:A 收稿日期:2003203201 基金项目:国家自然科学基金资助项目(N o 159573020). Found ation item :National Natural Science F oundation of China (N o 159573020). 作者简介:朱国栋(1978-),男(汉族),山东泰安人,博士研究生.3项目负责人. 力调制(F orce m odulation )技术是在扫描探针显微术的基础上发展起来的一种探测样品表面不同区域局域弹性Π硬度性质的测试手段,已广泛应用于混合物、聚合物中不同组分的区分以及测定聚合物均匀度和探测表面杂质等领域中。
众所周知,有机聚合物材料大多呈半晶态,晶畴和非晶畴共存。
要准确理解各种有机功能材料的微观机理,首先需要对晶畴和非晶畴加以区分。
但在较多的研究报道中,或者通过X 射线衍射等手段获得材料结晶度的平均信息;或者仅通过形貌研究判断其形貌图中较为规则的结构即为晶畴。
半导体材料的测试技术
半导体材料的测试技术1.电学测试技术电学测试技术是半导体材料测试的基础。
它主要包括电阻测试、电容测试、电势分布测试等。
电阻测试用于测量材料的电阻值，以判断导电性能。
电容测试则用于测量材料的电容值，以评估绝缘性能。
电势分布测试则用于测量电势在材料内的分布情况，以评估电路设计的准确性和稳定性。
2.光学测试技术光学测试技术主要用于测量材料的光学性能，例如透射率、反射率、折射率等。
这些参数对于半导体材料的功能和性能至关重要。
光学测试技术通常使用光谱仪、激光干涉仪等设备进行测量，可以精确地确定材料的光学特性。
3.结构测试技术结构测试技术主要用于测量材料的结构参数。
例如，常见的X射线衍射技术可以用来分析材料的晶体结构和晶体缺陷。
扫描电子显微镜（SEM）可以用来观察材料的微观形貌和表面形貌。
透射电子显微镜（TEM）则能够提供更高分辨率的图像，用于研究材料的纳米级结构。
4.热物性测试技术热物性测试技术主要用于测量材料的导热性能和热稳定性。
热导率测试可以测量材料导热的速度和效率，以评估材料的散热性能。
热膨胀测试可以测量材料在温度变化下的线膨胀系数，以评估材料的热稳定性。
5.电子能谱测试技术电子能谱测试技术通过测量材料中电子的能量分布，可以得到材料的成分和化学状态。
常见的电子能谱测试技术包括X射线光电子能谱（XPS）、透射电子能谱（AES）等。
这些技术可以用来分析材料的表面组成和化学键的状态，以评估材料的纯度和接触性能。
总之，半导体材料测试技术在半导体工业生产中起着至关重要的作用。
通过不同的测试技术，可以对材料的电学、光学、结构、热物性以及化学性质进行全面而详细的检测和分析。
这些测试结果有助于提高半导体材料的质量和性能，从而推动整个半导体工业的发展。
开尔文原子力显微镜探针功函数
开尔文原子力显微镜探针功函数开尔文原子力显微镜（Kelvin probe force microscope, KPFM）是一种用于表面电荷分布和功函数测量的高分辨率显微镜。
它在纳米尺度上能够准确测量材料表面的功函数变化，为研究材料的电子结构和表面性质提供了重要的工具。
本文将从深度和广度两个方面对开尔文原子力显微镜探针功函数进行全面评估，并撰写一篇有价值的文章。
“开尔文原子力显微镜探针功函数”这一主题是当前表面科学和纳米技术领域的热点研究内容。
通过使用开尔文原子力显微镜，可以实现对材料表面电荷状态、功函数分布等重要参数的高分辨率测量，这对于材料科学、物理学以及新能源材料的研究具有重要的意义。
让我们从理论基础开始，了解什么是开尔文原子力显微镜探针功函数。
开尔文原子力显微镜是通过测量表面力效应来研究表面电荷状态和功函数分布的一种显微镜技术。
它利用原子力显微镜的探针和电势探测器来实现对样品表面电荷分布的测量，并且能够直接测量样品表面的功函数。
这种技术的发展，为研究表面物理和材料科学提供了一种全新的手段。
我们需要了解开尔文原子力显微镜探针功函数的核心原理和关键技术。
在开尔文原子力显微镜中，探针的尖端被加上金属涂层，利用金属与样品之间的接触电势差测量样品表面的功函数。
通过调节探针和样品之间的距离，可以实现对样品表面功函数的准确测量。
还可以利用开尔文原子力显微镜的扫描模式，实现对样品表面电荷状态和功函数分布的高分辨率成像，从而获得关于样品表面电子结构和性质的重要信息。
在实际应用中，开尔文原子力显微镜探针功函数已经被广泛应用于材料科学、纳米技术和半导体器件的研究领域。
利用开尔文原子力显微镜探针功函数可以对太阳能电池、光电器件等新能源材料的电荷分布和功函数进行准确测量，为这些材料的优化设计和性能改进提供重要的参考。
在纳米材料和纳米器件的研究中，开尔文原子力显微镜探针功函数也发挥了重要作用，为研究人员提供了对材料表面电子结构和性质的全新认识。
高分子材料测试技术答案 青岛科技大学考试复习资料
聚合物结构与性能1.非晶体聚合物的力学三态，说明各自分子运动特点，并用曲线表示出来。
力学三态:玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态玻璃态：温度低，链段的运动处于冻结，只有侧基、链节、链长、键角等局部运动，形变小；高弹态：链段运动充分发展，形变大，可恢复；粘流态：链段运动剧烈，导致分子链发生相对位移，形变不可逆。
2.晶态聚合物的力学状态及其转变在轻度结晶的聚合物中，少量的晶区起类似交联点的作用，当温度升高时，其中非晶区由玻璃态转变为高弹态，可以观察到 Tg 的存在，但晶区的链段由于受晶格能的限制难以运动，使其形变受到限制，整个材料表现为由于非晶区的高弹态而具有一定的韧性，由于晶区的存在具有一定的硬度。
若晶区的Tm>T f (非晶区)，则当晶区熔融后，非晶区已进入粘流态，不呈现高弹态；若Tm<T f ，晶区熔融后，聚合物处于非晶区的高弹态，只有当温度>T f 时才进入 粘流态。
3．聚合物的分子运动具有以下特点（1）运动单元的多重性（2）聚合物分子的运动是一个松弛过程：（3）聚合物的分子运动与温度有关4．玻璃化温度的影响因素（1）聚合物的结构(a) 主链结构(b) 侧基或侧链(c) 分子量(d) 化学交联（2）共聚、共混与增塑（3）外界条件红外光谱分析思考题1．红外光谱的定义当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。
记录物质对红外光的吸收程度(或透过程度)与波长或波数关系曲线，就得到红外光谱 形变2．红外光谱的划分，最适于进行红外光谱的定性和定量分析是在哪个区域？为什么？(1)红外光区的划分近红外光区（0.75 ~ 2.5µm ）中红外光区（2.5 ~ 25µm ）远红外光区（25 ~ 1000µm ）(2)中红外光区 (3)绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现在该光区。
沉积速率对硅基LiNbO_3光波导薄膜特性的影响
沉积速率对硅基LiNbO3光波导薄膜特性的影响**王新昌1**,叶志镇2,赵炳辉2(1.郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室,河南郑州,450052;2.浙江大学硅材料国家重点实验室,浙江杭州,310027)摘要:利用脉冲激光沉积技术(PLD)在硅衬底上生长高c轴取向LiNbO3晶体薄膜,研究了激光脉冲频率即薄膜沉积速率对薄膜结晶质量及取向性的影响,发现激光脉冲频率对薄膜的c轴取向性基本没有影响,但对薄膜的结晶质量影响较大,激光脉冲频率为3Hz时获得了高结晶质量的c轴取向LiNbO3晶体薄膜。
XPS测试表明制得薄膜的组分符合等化学计量比,AFM测试显示制备的薄膜表面光滑,表面粗糙度为4.3nm。
棱镜耦合法测试表明制备的LiNbO3薄膜具有优异的光波导性能,光传输损耗为1.14dB/cm。
关键词:脉冲激光沉积法(PLD);LiNbO3薄膜;光波导;沉积速率;Si O2/Si衬底中图分类号:O484.4 文献标识码:A 文章编号:1005 0086(2008)11 1486 04Effect of growth rate on the ch aracteristics of LiN bO3w aveguid e thin film s on S iO2/S i su bstrate by PLDW ANG Xin chang1**,YE Zhi zhen2,ZHAO Bing hui2(1.Key L abo ratory of M aterial Physics,and Department of Physics,Zhengzhou U niveristy,Zhengzhou450052,Chi na; 2.State Key Laborato ry of Silicon Materials,Zhejiang U niversity,Hangzhou,310027,China)A bs tra ct:Highly c axis ori ented Li NbO3thin films are grown on SiO2/Si substrates by the pulsed laser deposition.T he effects of deposti on rate on the growth of the film texture and crystallinity are systematically investi gated.T he deposition rate of LiNbO3thin films is controlled with freq uency of pulsed laser.T he results show that the laser frequency can strongly influenced the crystallographic quality of LiNbO3films,but can not influenced c axis orientation of LiNbO3fi lms.T he XPS measurement shows that the achieved film is stoichiometry.The AFM measurement shows that the fi lm has smooth surface. The RMS roughness of the film surface was4.3n m.Good optical vaveguid e properti es of LiNbO3films are observed by u si ng of the pri sm coupled method.The optical propagation loss of LiNbO3films at3Hz is1.14dB/cm.Key words:pulsed laser deposition;Li NbO3thi n film;opti cal waveguide;growth rate;Si O2/Si substrate1 引 言20世纪80年代以来,随着光纤技术和集成光学的发展, LiNbO3在光波导领域的应用得到了足够的重视。
等离子体共振传感器的纳米多孔金膜
第７期光谱学与光谱分析１８９９乙醇和超纯水冲洗３遍，干燥后保存备用。
１．２纳米多孔金膜的制备将培养皿洗刷ｆ净，加入适量的超纯水，然后将１７Ｋ金箔（金银质量比为１：１，厚度为１２０ｒａｎ）放人培养皿中，将水抽干，加入７０％的浓硝酸，让金箔腐蚀１５ｍｉｎ，然后用超纯水反复冲洗，直至废液ｐＨ值接近７．０为止。
将硅烷化处理后的载玻片小心放入培养皿中，把水抽干，使得金膜附着在载玻片Ｅ。
将制备好的余膜晾干保存。
Ｆｉｇ．１ＳＥＭｐｉｃｔｕｒｅｏｆｎａｎｏｐｏｒｏｕｓｇｏｌｄｆｉｌｍ（ａ）：ＳＥＭｐｉｃｔｕｒｅｏｆｎａｎｏｐｏｒｏｕｓｇｏｌｄｆｉｌｍｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ（ｂ）：ＳＥＭｐｉｃｔｕｒｅｏｆｎａｎｏｐｏｒｏｕｓｇｏｌｄｆｉｌｍｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ本文同时采用真空镀膜法制作５０ｎｍ厚的平面金膜用于对比试验。
通过扫描电子显微镜（ＳＥＭＨＩＴＡＣＨＩＳ－４８００）对制作的纳米多孔金膜进行拍摄，图ｌ（ａ）为纳米多孔金膜的表面形貌ＳＥＭ图，从图中可以看出该纳米多孔金膜为无序状多孔膜，孔径大小约为３０纳米。
图１（ｂ）为纳米多孔金膜的截面形貌ＳＥＭ图，图中显示该金膜是一种海绵状的多层纳米结构金膜，金膜的厚度在１００ｎｎｌ左右。
２纳米多孔金膜的ＬＳＰＲ效应为了研究纳米多孔金膜的ＬＳＰＲ效应，本文使用紫外一可见光分光光度计（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒＬａｍｂｄａ８５０）对金膜的消光光谱进行了测试（测试环境：室温２３℃；湿度４９％）。
根据朗伯一比尔定律Ａ—ｌｇ导＝一ｌｇＴ其中为吸光率，Ｔ为透光率，Ｌ为入射光强，Ｊ为透过光强。
因此，可以通过测量金膜的消光光谱得到金膜共振峰的位置。
对于平面金膜来说，由于表面等离子体的动量大于光的动量，所以不能够通过可见光直接激发表面等离子体共振，一般需要通过棱镜耦合或者光栅耦合，所以当入射光垂直入射到金膜表面时，不会产生共振峰［４３；而对于纳米多孔金膜来说，由于纳米粒子相对于块状金属来说具有大得多的比表面积，自由电子的运动往往受到粒子边界的强烈影响，因而其光学性质主要由表面等离子体激元的性质来决定［１引。
扫描开尔文探针原理
扫描开尔文探针原理今天来聊聊扫描开尔文探针原理的事儿。
不知道你有没有注意过这样一个生活现象，就是冬天的时候，你穿着毛衣，当你脱毛衣的时候，会听到噼里啪啦的声音，有时候甚至还能看到小火花。
这其实就是静电现象的一种体现，这和扫描开尔文探针的原理有点关系呢。
扫描开尔文探针主要是用于测量材料表面的功函数。
那功函数是什么呢？简单来说，就是电子想要从材料里面跑出来，得克服一定的能量障碍，这个能量障碍的大小就是功函数。
打个比方吧，材料就好比是一个封闭的果园，里面的电子就像是果园里的果子。
而这个功函数呢，就像是果园的围墙高度。
电子要离开果园就必须越过这道围墙，围墙越高，代表功函数越大。
扫描开尔文探针是怎么测量这个功函数的呢？这就要说到电场的作用了。
它主要是通过利用一个悬浮的探针，这个探针靠近被测量的材料表面的时候，由于材料表面功函数和探针功函数不同，会产生电场。
当给这个电场施加一个外部偏压，使得电场为零的时候，这个偏压的值就和材料与探针之间功函数的差值有关了。
有意思的是，我一开始也不明白为什么这个小探针能这么精确的测量。
我就去查阅了很多资料，发现这里面涉及到许多电学的理论知识。
比如说，涉及到电荷的分布，电场力的平衡状态等理论。
实际应用方面，在腐蚀研究中就会用到扫描开尔文探针。
因为不同的金属表面发生腐蚀时，会伴随着电子的“流失”或者“获得”，这就会改变金属表面的功函数，通过扫描开尔文探针就能检测到这种变化，从而来研究腐蚀过程。
不过我也得承认我的认知还是存在局限性。
比如说关于一些更复杂材料的功函数测量，我知道可能会受到更多因素的影响，像材料的晶体结构、表面粗糙度这些，但是具体是怎么影响的，我还有待学习。
说到这里，你可能会问：这种测量方法有什么注意事项吗？其实是有的，比如说环境湿度就可能会影响测量结果，如果环境太潮湿，就有可能改变材料表面的电学性质，导致测量不准。
扫描开尔文探针原理的理解对我们还是很有用的，不仅仅是在科学研究方面，像在工业材料表面检测这种实际应用场景里也是非常有价值的。