原子力顯微鏡工作原理和特點(diǎn)

發(fā)布時(shí)間：2021-01-20 10:56:27 點(diǎn)擊次數(shù)：306

原子力顯微鏡是在掃描隧道顯微鏡的基本原理基本上發(fā)展起來的掃描探針顯微鏡，原子力顯微鏡的出現(xiàn)無疑有助于了納米科技的發(fā)展。原子力顯微鏡代表的掃描探針顯微鏡是系列的總稱。采用小探針掃描樣品表面以提供高放大倍率觀察的顯微鏡;原子力顯微鏡掃描可提供各種種類樣品的表面狀況信息;與傳統(tǒng)顯微鏡相比之下，原子力顯微鏡的優(yōu)勢在于可以在大氣條件下以高放大倍率觀察樣品表面，幾乎可以用以所有樣品（對表面光潔度有一定要求的樣品），而不須其他樣品制備處理，并且可以獲得樣品表面的3d地形圖。執(zhí)行粗糙度測算，厚度，臺階寬度，方框圖或粒度分析掃描的三維地勢圖像上的溶解。

原子力顯微鏡可以檢測許多樣品，并提供表面研究和生產(chǎn)控制或工藝開發(fā)數(shù)據(jù)，而常規(guī)掃描和電子顯微鏡無法提供這些數(shù)據(jù)。

1.基本原則

原子力顯微鏡運(yùn)用試樣表面和細(xì)探針之間的互為作用力（原子力）來測量表面的形貌。

探針在一個(gè)小剛毛的懸臂上，當(dāng)探針觸及樣品表面時(shí)，以懸臂偏轉(zhuǎn)的形式檢測到相互作用，樣品表面與探針之間的相距小于3-4nm，并且檢測到的力它們之間的相距小于10-8n，激光二極管發(fā)出的光聚焦在懸臂的背面，當(dāng)懸臂在力的作用下彎曲時(shí)，反射的光就會(huì)偏轉(zhuǎn)。采用位敏photodetector的偏轉(zhuǎn)角，然后通過計(jì)算機(jī)處理收集的數(shù)據(jù)以獲得樣品表面的三維圖像。

將完整的懸臂探針放到在壓電掃描儀控制的樣品表面上，以0.1nm或更小的步長在三個(gè)方向上展開掃描。一般而言，在詳實(shí)掃描樣品表面（xy軸）時(shí)，懸臂的位移反饋控制的z軸將被保留并固定。反饋到掃描響應(yīng)的z軸值被輸入到計(jì)算機(jī)中展開處理，并獲得樣品表面的觀察圖像（3d圖像）。

2.原子力顯微鏡的特性

1.高分辨率能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過掃描電子顯微鏡（SEM）和光學(xué)粗糙度儀。樣品表面的三維數(shù)據(jù)滿足了研究，生產(chǎn)和質(zhì)量檢驗(yàn)日漸增長的微觀要求。

3.應(yīng)用范圍普遍，可用以表面觀察，尺寸測量，表面粗糙度測量，粒度分析，凸起和凹坑的統(tǒng)計(jì)處理，成膜條件評估，保護(hù)層尺寸臺階的測量，評估層絕緣膜的平整度，VCD涂層評估，取向膜摩擦處理工藝評估，弱點(diǎn)分析等。

4.軟件處理功用強(qiáng)勁，三維圖像顯示的尺寸，角度，顯示情調(diào)和光澤度可自由設(shè)立。并可選取網(wǎng)絡(luò)，輪廓，線條顯示。圖像處理宏管理，橫切面形狀和粗糙度分析，形貌分析等機(jī)能。