原子力顯微鏡的原理總結

 

當距離<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(zhù)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數量級)，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當距離>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。

 

總結

 

AFM系統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，當在壓電陶瓷對稱(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(cháng)或縮短。而伸長(cháng)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方向伸縮達到驅動(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）便是結合以上三個(gè)部分來(lái)將樣品的表面特性呈現出來(lái)的：在原子力顯微鏡（AFM）的系統中，使用微小懸臂（cantilever）來(lái)感測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)激光檢測器會(huì )記錄此偏移量，也會(huì )把此時(shí)的信號給反饋系統，以利于系統做適當的調整，再將樣品的表面特性以影像的方式給呈現出來(lái)。

 

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