电化学扫描探针显微镜在表面微/纳米加工的应用

概述了在固/液界面微/纳米加工中经常采用的三种电化学扫描探针显微镜(EC-SPM)技术,分别讨论了电化学扫描隧道显微镜(EC-STM)、电化学原子力显微镜(EC-AFM)和扫描电化学显微镜(SECM)在应用于微/纳米加工时的基本原理和各种方法,并综合比较和分析了这三种技术的优缺点.     

电化学扫描探针显微镜在表面微／纳米加工的应用

概述了在固／液界面微／纳米加工中经常采用的三种电化学扫描探针显微镜(EC-SPM)技术，分别讨论了电化学扫描隧道显微镜(EC-STM)、电化学原子力显微镜(EC-AFM)和扫描电化学显微镜(SECM)在应用于微／纳米加工时的基本原理和各种方法，并综合比较和分析了这三种技术的优缺点。     

基于扫描探针显微镜的纳米加工技术研究进展

扫描探针显微镜(SPM)纳米加工技术是当前非常活跃的纳米加工研究领域，其研究成果有可能成为微纳米器件制作的主要方法。文章主要介绍了单原子操纵、阳极氧化法，以及机械刻蚀加工等SPM纳米加工方法的机理、特点及研究进展，提出了今后需要重视的研究方向。     

聚酰亚胺薄膜表面微纳米尺度下电荷特性的研究

利用静电力显微镜(electrostatic force microscope,EFM)在微纳米尺度下对聚酰亚胺薄膜表面的电荷起因及特性进行研究.采用Dimension 3100型扫描探针显微镜的导电探针摩擦聚酰亚胺薄膜表面,在薄膜微纳米区域内产生电荷分布.通过静电力显微镜对微纳米区域产生的电荷进行表征,得出探针摩擦速度、探针电压对表面电荷的极性、密度、区域分布有很大的影响.同时也为微纳米尺度下探索聚合物绝缘材料表面电荷生成规律和机理提供了一个新的研究方法和途径.     

纳米机械加工与材料表面性质研究

纳米科技的发展和应用涉及纳米器件的加工、制作以及加工表面特征、性质和功能等研究。获得能够控制在微小区域的纳米加工技术手段、能对不同材料进行纳米加工以及能对过程和加工表面进行检测分析等是十分重要的。本文结合扫描探针显微镜和金刚石超精密加工技术，对金刚石纳米切削展开实验研究。实验表明，结合扫描探针显微技术直接使用金刚石刃具进行材料的纳米量级机械加工，能够适应对不同材料微去除加工的要求，可同时对加工表面、机械加工机理以及表面的加工力学性能等进行综合研究，是一种良好的纳米加工方法。     

SECM微纳米定位建模及控制器设计

为适应扫描电化学显微镜(SECM)常规应用中100nm左右的微定位精度需求,同时降低其微定位控制器的成本,在分析SECM压电工作台运动定位数学模型的基础上,结合SECM实际应用中的特点,将压电工作台数学模型进行了合理的简化,并在此基础上设计了算法简单且易于实现的开环微定位控制器。以CHI900B型扫描电化学显微镜的三维压电工作台为实验对象进行建模和控制器设计,实验结果表明,压电工作台运动定位平均跟踪误差和最大跟踪误差分别为0.093、0.115μm,误差约0.1μm,可满足SECM常规应用中的微定位精度需求。建模过程和控制器设计简单易行且无须额外的微定位传感器,适于SECM的常规应用。     

AFM 在纳米结构加工中的应用研究

文中阐述了基于自行研制的原子力显微镜(AFM)的纳米刻蚀加工方法，研究了针尖上的载荷大小和扫描次数对加工深度的影响，利用AFM的微探针在氧化铝(Al2O3)材料表面加工出纳米结构，验证了该加工方法的可行性。实验结果表明基于AFM的纳米刻蚀技术可作为加工纳米器件的重要手段。     

扫描探针显微镜在石墨烯研究中的应用

石墨烯是近年来材料、电子和纳米科学中的热门研究课题之一。石墨烯独特的二维结构和原子尺度的平整性使其特别适合利用扫描探针显微镜进行深入研究。利用扫描探针显微镜可以对石墨烯样品的表面的电学、力学和光学等性质进行细致的表征;同时,还可以对石墨烯进行精细的纳米尺度微加工。本文以各种扫描探针显微镜为基础,综述了扫描探针显微镜在石墨烯研究中起到的重要的表征和加工作用。同时,还详细介绍了石墨烯表面研究中的最新进展,并对扫描探针显微镜在石墨烯研究中所具有的潜力进行了探讨。     

基于扫描隧道显微镜的纳米加工技术

介绍了具有原子级分辨率的扫描隧道显微镜(STM)的工作原理及其相对于传统的电子束加工所具有的技术优势,阐述了STM在纳米加工中的应用和需要解决的技术难题。     

扫描探针显微镜在纳米医学研究中的应用

扫描探针显微镜(SPM)的发明和发展,促进了纳米科技和纳米医学等新学科的诞生和发展.如今,SPM已经形成了一个庞大的、高度自动化的探针显微镜家族,在纳米科技和纳米医学研究中发挥着重要作用.     

声显微成像

简要介绍激光扫描声学显微镜、机械扫描声学显微镜、Ｃ模型扫描声学显微镜的工作原理、结构和特性，并对在电子工业中的应用进行了讨论。激光扫描声学显微镜，机械扫描声学显微镜，Ｃ模型扫描声学显微镜     

不锈钢表面光纤激光掩膜微细电解复合加工

为了实现不锈钢微细电解定域加工,提出激光掩膜表面改性微细电解复合加工技术。研发了激光掩膜微细电解复合加工装置,并进行样件加工试验。首先,采用光纤激光在304不锈钢表面扫描加热进行打标图案,利用X射线光电子能谱分析(XPS)对不锈钢表面激光打标图案进行分析,发现激光在不锈钢表面打标时被空气氧化生成铁、铬等氧化物,生成的打标图案具有耐腐蚀性,形成保护性掩膜。然后进行电解加工,由于掩膜图案在电解过程中起到保护作用,选择合适的电解加工参数,在不锈钢表面能加工复杂的微结构。最后利用SEM、光学轮廓仪来观测微结构形貌、粗糙度等。研究结果表明:利用激光表面改性,结合微细电解加工能实现304不锈钢微结构的快速加工,该工艺在微细加工领域具有很好的发展前景。     

激光热力强化电化学沉积试验研究

为了进一步揭示激光的热力效应对电化学沉积的强化作用,构建了激光电化学复合沉积试验系统,进行了理论分析和实验验证。采用激光循环往复的扫描方式照射沉积区域制备沉积层试样,对沉积过程中的力效应和热效应进行测试,最后采用扫描电子显微镜对沉积层的表面形貌和截面形貌进行观察对比。结果表明,激光的热力效应能加快金属离子的还原反应,促进晶核形成和晶粒细化,在激光能量为0.2mJ（20kHz）时,能获得良好的沉积速率（0.198mg/min）;在激光能量为0.4mJ（20kHz）时,沉积层的拉伸强度性能较好,达到256.38 MPa。此研究结果对电解加工技术的发展是有一定帮助的。     

Tip-Shape Reconstruction for a Laterally Vibrating SPM Probe

This study is concerned with the tip-shape reconstruction for the shear-force scanning probe microscope and the near-field scanning optical microscope, in which the probe executes lateral vibrations. The spatial resolution of the microscopes is directly dependent on the tip radius. A reconstruction method is proposed that employs specially designed test structures and is based on deconvolution. The method is used to generate images of tungsten and nickel wire probes, fabricated by electrochemical etching, and near-field optical-fiber probes. The results are verified by TEM imaging of the probes. By the same approach, correlation is revealed between reconstructed probe aperture and resolution for the near-field optical microscope.     

AuNP-rGO@NF电化学免疫传感器的制备及其HBsAg性能检测

采用浸渍和电化学沉积的方法合成了金纳米颗粒负载还原氧化石墨烯/泡沫镍(AuNPrGO@NF)复合纳米结构。利用扫描电子显微镜(SEM)对其微观形貌进行分析与表征。制备了基于AuNP-rGO@NF复合结构的电化学免疫传感器,用于乙型肝炎表面抗原(HBsAg)的性能检测。通过循环伏安(CV)法和差分脉冲伏安(DPV)法对制备的免疫传感器的电化学性能进行检测。实验结果表明:制备的基于AuNP-rGO@NF复合结构的电化学免疫传感器对HBsAg的检测有较宽的检测范围(500 fg/mL^50 ng/mL)、较低的检测限(0.185 pg/mL)和较好的重现性。     

改良沉淀法制备氧化镍及其电化学性能

采用改良沉淀法制备了氧化镍,并研究了其结构和电化学性能。X射线衍射(XRD)分析表明所制材料为立方晶相的氧化镍,扫描电子显微镜(SEM)观测则显示所制NiO为由薄片堆积而成的直径约为500 nm的花球。电化学性能测试表明:在5 mA条件下,由所制氧化镍制成的电容器的起始比容量为405 F/g,随着循环次数的增加,其比容量减小,到200次时稳定于365F/g(为初始容量的90%)。     

Polypyrrole nanotube arrays on carbonized cotton textile for aqueous sodium battery

Polypyrrole (PPy) nanotubes on carbonized cotton textile have been prepared using ammonium vanadate nanowires as sacrificial templates, and characterized by scanning electron microscope, X-ray diffraction, fourier transform infrared spectrum and transmission electron microscope. The process contains cotton textile carbonation in Ar gas, growing ammonium vanadate nanowires on the carbon textile, electrodeposition PPy layer on the nanowire, and dissolving the ammonium vanadate nanowire core to obtain PPy nanotube. The results show that pyrrole is uniformly polymerized around the ammonium vanadate nanowires and the PPy nanotubes are firmly adhere to the carbon textile. The electrochemical properties of the PPy nanotubes for aqueous sodium-ion battery are investigated with cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge test, and rate performance. The results exhibit a good electrochemical performance, which delivers a high discharge capacity of 108.8 mAh g⁻¹ over 100 cycles.     

NiCu双金属电极电催化析氢

采用恒电流共沉积方法制备了具有纳米结构的NiCu双金属电极。采用线性扫描、塔菲尔曲线、电流时间曲线及电化学阻抗谱对NiCu双金属电极电催化析氢的性能进行了测试;并且还利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和循环伏安测试手段对其组成、相结构和表面形貌进行了表征和分析。实验结果表明,NiCu双金属电极的电催化析氢性能明显优于Ni电极或Cu电极,这可能与Cu和Ni的协同作用有关。在所研究的NiCu双金属电极中,NiCu0.04具有较好的电化学析氢活性,这主要与其电化学反应电阻较小和比表面积较大有关。     

电化学模板法制备多晶Ni纳米线有序阵列

采用两种简化的电化学模板(自制的多孔阳极氧化铝膜直接作为模板和铜箔复合的商品AAO模板)法制备了长度在微米级,直径为50和200 nm的Ni纳米线阵列.XRD及扫描电子显微镜(SEM)分析表明制备出的Ni纳米线具有面心立方结构且排列规则.上述两种简化的模板法工艺也可用于制备其他金属、合金等的有序纳米线阵列.     

镍基单晶高温合金水导激光钻孔工艺特性研究

为了探究不同激光功率及扫描速度下水导激光加工技术对镍基单晶高温合金加工微孔的影响规律及规律形成机理。使用自主研发的水导激光加工平台对镍基单晶高温合金CMSX-4在不同激光功率及扫描速度下进行1 mm微孔的加工。然后采用白光干涉仪、扫描电子显微镜和Vision64软件获得微孔加工时间、孔径、圆度、锥度及重铸层厚度随不同激光功率及扫描速度的变化规律,并研究变化规律的形成机理。结果表明,加工时间、锥度及重铸层厚度与激光能量强度有关。随着激光能量强度的增大,加工时间缩短,锥度变小,重铸层厚度变小。孔径和圆度受激光能量强度及其在材料表面分布的影响。仅当激光能量作用范围控制在水束直径范围下时,孔径及圆度相应获得较好的加工质量。