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原子力显微镜的基本原理

    STM只能正在导电质料的样品表面上区分出单个的原子并获得原子结构的三维图象。关于非导电质料,STM将无计可施,运用遭到了限定。为了补充STM的缺乏,区分绝缘表面上的单个原子,1986年,BinnigQuateGerber发清楚明了原子力显微镜(Atomic Force MicroscopyAFM[1]AFM是一种类似于STM的显微手艺,它的很多元件取STM是配合的,如用于三维扫描的压电陶瓷体系和反应控制器等。它取STM重要不同点是用一个对微小力极为敏感的易蜿蜒的微悬臂针尖(Cantilever)替代了STM的地道针尖,并以探测悬臂的细小偏转替代了STM中的探测细小地道电流。恰是由于AFM事情时不需要探测地道电流,以是它能够用于区分包孕绝缘体在内的种种质料表面上的单个原子,其运用局限无疑比STM更辽阔。但从分辨率来看,AFM要比STM稍微低些。

    AFM的事情道理如图3-1所示。对微小力极为敏感的微悬臂一端则有一细小的针尖AFM正在图象扫描时,针尖取样品外面悄悄打仗,而针尖尖端原子取样品外面原子间存在极微强的排斥力(10-8~10-6N(牛顿)),会使得悬臂发生的细小偏转。这类偏转被检测出并用做反应去连结力的恒定,便可以获得微悬臂对应于扫描各点的位置转变,从而可以获得样品外面描写的图象。各种形式的AFM的区分重要正在微悬臂偏转的检测体式格局上,一般有地道电流检测法,光学检测法和电容丈量法。

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