扫描静电力显微镜及其电荷捕获/释放技术

介绍扫描静电力显微测量及用其实现电荷捕获释放的技术现状、发展动向 ,以及关键技术的一些最新成果。前者已被广泛应用于测量半导体表面电荷密度分布、表面电势以及铁电材料铁电体结构的研究中 ;后者可望用于研制速度和存贮容量都比现在提高成千上万倍的量子器件。最后 。

小物和小理的物理对话录(14)——几种非点电荷间的静电力

前言：小物和小理是两名普通的高中生,他们酷爱物理,在学习高中物理的过程中,小物经常向小理提出许多刁钻而有趣的物理问题,了解他们的故事也能让你的物理达到新的高度.

静电平衡导体电荷分布及静电力计算

本文利用导体在静电平衡时的性质,借助电场叠加原理、镜像法、力的叠加原理,讨论了点电荷附近的无限大金属平板、接地导体球、不接地带电导体球的电荷分布及各自与点电荷间的静电力。

平面电荷分布所受的静电力

用电磁场动量流密度张量讨论了几种常见平面电荷分布所受的静电力．

基于微石英晶振的静电力显微镜的设计

描述了一种用于检测样品表面电荷分布的静电力显微镜 (EFM)。利用谐振频率为 32 .76 8kHz的未封装微石英晶振作为微力传感器 ,它在逼近试件表面过程中 ,振动特性发生变化。通过检测振动幅值的变化 ,并经过信号处理来获得样品表面电荷分布的信息。在分析了EFM检测原理的基础上 ,设计了EFM系统。

揭开电磁感应现象中“非静电力”的神秘面纱

当电源两极与电路（例如导体）接通后，在静电力推动下，正电荷从电源正极经电路移至负极，电势降低；而在电源内部，如何使正电荷又从负极经电源内部移至正极呢？电源内使正、负电荷分离，并使正电荷聚积到电源正极，负电荷聚积到电源负极的非静电性质的作用．即为非静电力，电源内部的非静电力使电源两极间产生并维持一定的电势差．非静电力克服静电力的阻碍，从而形成电荷流动的回路．因此，静电力和非静电力是构成电流回路的两个必要因素．

非静电力溯源

如图1所示，将已充好电的平行板电容器的两极A、B用导线连接，在静电力的作用下，A极的正电荷经导线流向B极而形成短暂的放电电流．若想让这个电流稳恒，则A、B两极间必须有一种作用力，能使正电荷反抗两极间的静电力作用从低电势处向高电势处运动，以维持A、B间的静电场E，我们称之为非静电力．具有非静电力的能源装置，称为电源．

带电体所受静电力的计算

在大学电磁学教材中,通常只给出点电荷在静电场中的受力公式 （1）式中E是除q以外的其它所有场源电荷在点电荷处的合场强,而不详细讨论具有一定大小和形状的带电体在静电场中的受力问题。本文拟对这一问题作一较完整的介绍,供读者参考。

洛仑兹力、安培力和非静电力

论述了洛仑兹力、安培力和非静电力三者之间的关系，着重阐述了安培力、非静电力可以做功与洛仑技力不做功之间并不矛盾。

果树树冠静电喷雾的空间电荷效应分析

以风送静电喷雾机为例,描述了杀虫剂药液被气流剪切式喷嘴雾化时雾滴的诱导充电过程,建立了一个树冠静电喷雾过程的电子—机械简化模型,用于分析雾滴沉积过程中作用于荷电雾滴的静电力(镜像力、空间电荷力和空间电荷引力)和机械力(重力和拉力)。静电力的相对大小是通过与机械力的力比值作比较的,50μm和100μm两种充电雾滴的典型的力比值说明空间电荷引力在雾滴沉积过程中起着重要的作用。

讨论非静电力的意义

教学中常遇到这样的说法,电路中的问题,一涉及电动势,一遇到静电力解决不了的问题,就往非静电力问题一推即可,使人认为非静电力似乎是万能的。这种说法的实质,是没有认识到电动势与非静电力之间的内在联系,不明白讨论非静电力的意义。

微纳米尺度下聚酰亚胺薄膜表面电荷的生成实验

为进一步研究聚合物电介质材料聚酰亚胺表面电荷的生成规律和特性,利用Dimension 3100型扫描探针显微镜在微纳米尺度下对聚酰亚胺表面进行摩擦产生了电荷,并用静电力显微镜观察了电荷的消散过程.通过对实验结果的分析,得出微纳米尺度下聚酰亚胺表面电荷生成的规律和特性:表面电荷的极性与探针针尖所加偏压保持一致,且表面电荷的密度和作用区域会随着探针针尖所加电压的增加而加大,并随着探针摩擦速度的增加而减小.为探索聚合物电介质材料表面电荷生成规律及特性提供了一条新途径.

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。

基于AFM的固液界面表面电荷密度测量方法(英文)

固液界面的表面电荷会影响微纳流体系统的流体阻力,因此如何测量固液界面的表面电荷密度以及分析表面电荷的产生机理对于研究表面电荷对流体阻力的影响具有较大的意义。提出了一种基于接触式AFM的固液界面表面电荷密度测量方法。基于该方法测量了浸在去离子水和0.01mol/L的NaCl溶液中的高硼硅玻璃和二氧化硅样本的表面电荷密度,并研究了溶液pH值对表面电荷的影响。研究结果表明高硼硅玻璃和二氧化硅由于表面硅烷基的电离带负电。溶液pH值和离子浓度的增加都会增加浸在去离子水和0.01mol/L的NaCl溶液中高硼硅玻璃和二氧化硅的表面电荷密度的绝对值。

微纳米尺度下聚酰亚胺薄膜表面电荷生成规律研究

为进一步研究工业中对聚酰亚胺取向膜基板进行摩擦取向处理时,在取向膜上产生静电残留,影响液晶分子取向的均匀性的问题,文章利用Dimension3100型扫描探针显微镜(SPM)在聚酰亚胺表面摩擦产生了微纳米尺度的电荷,并对表面电荷的生成规律进行了研究。当SPM的导电探针在聚酰亚胺表面进行加工或摩擦操作时,会在探针与薄膜接触区域产生电荷,生成的电荷可以用静电力显微镜(EFM)进行观察。讨论了生成电荷的极性、数量、区域大小与摩擦过程中探针加工速度,所加电压大小、正负之间的关系,为在微观尺度探索聚酰亚胺表面电荷生成规律及生成机理提供了一种新的途径。

PMMA薄膜nm尺度下表面电荷的制备和观察

利用扫描探针显微镜(SPM)的导电探针在PMMA薄膜表面μm/nm尺度下通过摩擦方式产生了电荷,并用静电力显微镜(EFM)对生成的电荷进行了观察。讨论了生成电荷的极性、数量、区域大小与摩擦过程中探针加工速度、所加电压大小及正负之间的关系:产生电荷的极性与摩擦过程中针尖所加电压的正负保持一致,且所加电压越大,产生电荷的区域和面积越大。但相同情况下,PMMA表面出现的正电荷区域和数量要多于负电荷;针尖带电摩擦时,摩擦速度越快,产生电荷的数量和区域也随之减小。为探索PMMA表面电荷生成规律及生成机理提供了一种新的途径。

导体静电平衡中几个问题的讨论

对导体静电平衡教学过程中几个问题进行了讨论 .

点电荷与导体球壳间的电场

本文用镜像法对点电荷与导体球壳间电场中的电势、球壳表面电荷分布及静电力进行讨论,分析点电荷在球外、球壳不接地时,球壳表面上带正净电荷或负净电荷时的条件,以及点电荷所受静电力的情况(吸力、斥力)。