相關原理

                                                                          AFM工作原理

     AFM是由Binnig等人於1986年所發明的,具有原子級解像能力,可應用於多種材料表面檢測,並能在真空、氣體或液體環境中操作。

     AFM的關鍵組成部分是一個頭上帶有一個用來掃描樣品表面的尖細探針的微觀懸臂。這種懸臂大小在數十至數百微米,通常由矽或者氮化矽構成,其上載有探針,探針之尖端的曲率半徑則在奈米量級。當探針被放置到樣品表面附近的地方時,懸臂上的探針頭會因為受到樣品表面的力而遵從虎克定律彎曲偏移。

     在不同的情況下,這種被AFM測量到的力可能是機械接觸力、范德華力、毛吸力、化學鍵、取向力、靜電力、磁力(見磁力顯微鏡)卡西米爾效應力、溶劑力等等。如圖一

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                                                                                          圖一、原子間作用力不同其之間能量表示也不同

     通常,偏移會由射在微懸臂上的雷射束反射至光敏二極體陣列而測量到,較薄之懸臂表面常鍍上反光材質(如鋁)以增強其反射。其他方法還包括光學干涉法、電容法和壓電效應法。這些探頭通常由採用壓電效應的變形測量器而製得。通過惠斯登電橋,探頭的形變可以被測得,不過這種方法沒有雷射反射法或干涉法靈敏。

     
     AFM可以在不同模式下運行。這些模式可以被分為靜態模式(Static Mode,也稱接觸模式,Contact Mode),或其他一系列動態模式(Dynamic Mode,如非接觸模式(Non-Contact Mode)、輕敲模式(Tapping Mode)、側向力(Lateral Force Mode)模式)。

取自維基百科