原子力顯微鏡的原理總結

 

當距離<0.4nm時，單原子操縱將受助于STM針尖和樣品表面間的化學相互作用。

 

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數量級)，同時針尖和樣品表面的“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，STM針尖和樣品表面之間的化學相互作用在單原子操縱過程中不起主導作用，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。壓電陶瓷是一種性能奇特的材料，當在壓電陶瓷對稱的兩個端面加上電壓時，壓電陶瓷會按特定的方向伸長或縮短。而伸長或縮短的尺寸與所加的電壓的大小成線性關系。即可以通過改變電壓來控制壓電陶瓷的微小伸縮。通常把三個分別代表X，Y，Z方向的壓電陶瓷塊組成三角架的形狀，通過控制X，Y方向伸縮達到驅動探針在樣品表面掃描的目的；通過控制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）便是結合以上三個部分來將樣品的表面特性呈現出來的：在原子力顯微鏡（AFM）的系統中，使用微小懸臂（cantilever）來感測針尖與樣品之間的相互作用，這作用力會使微懸臂擺動，再利用激光將光照射在懸臂的末端，當擺動形成時，會使反射光的位置改變而造成偏移量，此時激光檢測器會記錄此偏移量，也會把此時的信號給反饋系統，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。

 

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察導體，也可以觀察非導體，從而彌補了STM的不足。