原子力显微镜概述
时间:2021-01-06 阅读:266
图1. Binnig,Quate和Gerber论文的个原子力显微镜系统的实验装置(Phys.Rev.Lett.56,930(1986))。
尽管扫描隧道显微镜取得了巨大的成功,但显然STM具有根本的缺点-使用STM只能研究涂覆有导电层或导电层的样品。
由于Binnig [ 1 ] 发明了原子力显微镜,克服了这一缺点。他是个猜想的人,在与样品表面相互作用的情况下,带有尖锐的宏观悬臂可以被原子力弯曲到足够大的量,可以用常规设备进行测量。在个实施例中,使用STM测量位移(见图1)[ 2 ]。
图2.“原子力显微镜”(US RE37,299)的原子力显微镜示意图。
对于悬臂弯曲的对准,使用了许多方法,但是目前用和广泛使用的是Amer和Meyer发明的方法(见图2)[ 3 ]。根据他们的说法,原子力显微镜包括安装在微机械悬臂上的。当扫描要检查的表面时,与样品表面之间的原子间力会引起的位移和悬臂的相应弯曲。
激光束传输到悬臂并从悬臂反射以测量悬臂的方向。反射的激光束由位置敏感检测器(是Bicell)检测。Bicell的输出提供给计算机,用于处理数据,以提供具有原子分辨率的表面拓扑图像。
当前使用的位置敏感检测器为四部分,不仅可以测量纵向弯曲,还可以测量扭转弯曲。
悬臂不仅可以在样品表面相互作用下的直接接触力弯曲,还可以通过范德华力,磁,电等远距离力弯曲。悬臂可以在扫描时振动,这是Binnig*提出的[ 1 ]。 。振动可直接使与样品表面接触,而在振动下不会接触表面,而在振动下会间歇接触(半接触)。扫描可以多次通过,每一次通过可以提供有关被调查样品的更多信息。
所有这些能力都会产生许多SFM操作的技术和模式。下面我们将考虑各种直流和交流接触,半接触,非接触和多次通过技术和模式
References
1. US Pat. 4724318.
2. Phys.Rev.Lett.56,1986,930-933.
3. US Pat. RE37,299 (Reissued Pat. No. 5,144,833).