原子力顯微鏡的原理總結(jié)

 

當(dāng)距離<0.4nm時(shí)，單原子操縱將受助于STM針尖和樣品表面間的化學(xué)相互作用。

 

隨著針尖和表面間的距離的減小，在相同偏置電壓的條件下不僅使針尖和樣品表面間的隧道電流大大增大(可以增大1~2數(shù)量級(jí))，同時(shí)針尖和樣品表面的“電子云”部分重疊，使兩者之間的相互作用也大大增強(qiáng)當(dāng)距離>0.6nm時(shí)，STM針尖和樣品表面之間的化學(xué)相互作用在單原子操縱過(guò)程中不起主導(dǎo)作用，這樣，原子的操縱則取決于針尖和樣品表面之間的純電場(chǎng)或電流效應(yīng)。

 

總結(jié)

 

AFM系統(tǒng)使用壓電陶瓷管制作的掃描器精確控制微小的掃描移動(dòng)。壓電陶瓷是一種性能奇特的材料，當(dāng)在壓電陶瓷對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)端面加上電壓時(shí)，壓電陶瓷會(huì)按特定的方向伸長(zhǎng)或縮短。而伸長(zhǎng)或縮短的尺寸與所加的電壓的大小成線(xiàn)性關(guān)系。即可以通過(guò)改變電壓來(lái)控制壓電陶瓷的微小伸縮。通常把三個(gè)分別代表X，Y，Z方向的壓電陶瓷塊組成三角架的形狀，通過(guò)控制X，Y方向伸縮達(dá)到驅(qū)動(dòng)探針在樣品表面掃描的目的；通過(guò)控制Z方向壓電陶瓷的伸縮達(dá)到控制探針與樣品之間距離的目的。

 

原子力顯微鏡（AFM）便是結(jié)合以上三個(gè)部分來(lái)將樣品的表面特性呈現(xiàn)出來(lái)的：在原子力顯微鏡（AFM）的系統(tǒng)中，使用微小懸臂（cantilever）來(lái)感測(cè)針尖與樣品之間的相互作用，這作用力會(huì)使微懸臂擺動(dòng)，再利用激光將光照射在懸臂的末端，當(dāng)擺動(dòng)形成時(shí)，會(huì)使反射光的位置改變而造成偏移量，此時(shí)激光檢測(cè)器會(huì)記錄此偏移量，也會(huì)把此時(shí)的信號(hào)給反饋系統(tǒng)，以利于系統(tǒng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，再將樣品的表面特性以影像的方式給呈現(xiàn)出來(lái)。

 

原子力顯微鏡同樣具有原子級(jí)的分辨率。由于原子力顯微鏡既可以觀(guān)察導(dǎo)體，也可以觀(guān)察非導(dǎo)體，從而彌補(bǔ)了STM的不足。