我國是一個人口大國，同時也是一個資源消耗強國。隨著科學技術(shù)的進步，光電源、電子工業(yè)、光通訊、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路、激光、航天、軍工等高科技產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，這些行業(yè)對高純石英砂需求量越來越大。

最初國內(nèi)外的高純石英砂是由一、二級天然水晶加工而成，現(xiàn)在一、二級天然水晶資源在世界范圍內(nèi)的日趨枯竭，為了滿足市場對高純石英砂的需求，我們必須找到能夠生產(chǎn)高純石英砂的方法，因此探究雜質(zhì)的賦存狀態(tài)以對石英砂的提純做指導成為我們必須要解決的問題。原子力顯微鏡是近年來迅速發(fā)展的一種研究手段，成為材料表面形貌進分析的一種有力觀察和研究工具。原子力顯微鏡能夠以更高的分辯率在接近原子尺度上研究材料表面或界面結(jié)構(gòu)，獲得直觀反映樣品納米尺度表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的信息。為了確定雜質(zhì)的賦存狀態(tài)，我們首選的方法是用原子力顯微鏡對石英的表面進行了分析，在看到石英表面結(jié)構(gòu)和微觀形貌后再和其他方法相結(jié)合去確定雜質(zhì)賦存狀態(tài)。本文主要研究的是用原子力顯微鏡對石英表面的分析。

通過檢測探針與樣品間的作用力可表征樣品表面的微觀形貌，這是AFM最基本的功能。我們所用的石英薄片樣品是某脈石英礦經(jīng)切割、拋光制備而成的，把拋光后的石英做成高為1mm，面積為1cm×1cm的樣品。用丙酮、無水乙醇各超聲波洗15min，再用去離子水反復清洗，然后烘干。由于石英片本身彈性模量比較大，硬度高，所以我們采用的工作模式為接觸模式。

樣品的觀察尺寸為59nm×59nm，Z軸最高突起為11．79nm，該樣品的顆粒分布大致比較均勻，清晰可辨，結(jié)構(gòu)致密，大部分顆粒高度接近一致，沒有大尺度的起伏，但也存在幾個比較尖的突起的顆粒，還有兩個發(fā)白的顆粒頂端看上去像被平整的切割了，說明這兩個顆粒的高度超出了高度測量范圍。突起晶粒的存在可能是因為石英礦本身的硬度比較高，拋光不均勻造成的。

結(jié)論

(1)由石英薄片的AFM二維、三維AFM圖看到石英表面顆

粒分布均勻，結(jié)構(gòu)致密，顆粒沒有大尺度的起伏等表面結(jié)構(gòu)。

(2)通過Imager后處理軟件的具體分析，具體到顆粒高度、

直徑、面積及表面粗糙度等，所有的數(shù)據(jù)都是納米級的尺寸，于

是我們得到了石英表面納米級的面粗糙度、直徑、顆粒高度和面

積等微觀相貌。

(3)利用石英的表面結(jié)構(gòu)和納米級的微觀形貌為后續(xù)的確

定雜質(zhì)賦存狀態(tài)做準備。