原子力顯微鏡（AFM）的原理

AFM工作原理

AFM工作原理?????????將一個對微弱力極敏感的微懸臂一端固定，另一端有一個微小的針尖，其尖端原子與樣品表面原子間存在及極微弱的排斥力，利用光學檢測法或隧道電流檢測法，通過測量針尖與樣品表面原子間的作用力獲得樣品表面形貌的三維信息。圖1 AFM?工作原理示意圖?下面，我們以激光檢測原子力顯微鏡

AFM相移模式

相移模式(相位移模式)作為輕敲模式的一項重要的擴展技術，相移模式(相位移模式)是通過檢測驅動微懸臂探針振動的信號源的相位角與微懸臂探針實際振動的相位角之差（即兩者的相移）的變化來成像。引起該相移的因素很多，如樣品的組分、硬度、粘彈性質等。因此利用相移模式(相位移模式)，可以在納米尺度上獲得樣品表面局

AFM簡談

原子力顯微鏡（AFM）雖然名字里有“顯微鏡”三個字，但它并不像光學顯微鏡和電子顯微鏡那樣能“看”微觀下的物體，而是通過一根小小的探針來間接地感知物體表面的結構，得到樣品表面的三維形貌圖象，并可對三維形貌圖象進行粗糙度計算、厚AFM主要由帶針尖的微懸臂、微懸臂運動檢測裝置、監控其運動的反饋回路、使樣品

AFM位置檢測

位置檢測部分主要是由激光和激光檢測系統組成。而反饋系統中主要包含一系列的壓電陶瓷管。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，

AFM磁學測量

磁學測量磁性納米結構和材料在高密度磁存儲、自旋電子學等領域有著廣泛的應用前景，高空間分辨的磁成像和磁測量技術將有利于推動磁性納米結構和材料的研究。基于掃描探針及其相關技術，發展出一系列納米磁性成像與測量的技術和方法，包括磁力顯微術、磁交換力顯微術、掃描霍爾顯微術、掃描超導量子干涉器件顯微術、掃描磁共

AFM熱學測量

熱學測量目前，微納米尺度下的熱物性研究受到了極大的挑戰：一方面，許多熱物性的基礎概念性問題不清楚，如微觀尺度下非平衡態的溫度如何定義等；另一方面，傳統測試系統由于自身精度限制，很多熱物性參數都無法直接測量，因此，無論是微納尺度下熱傳導等的理論機制研究，還是微納電子學和能源器件中的熱傳導、熱耗散、熱轉

AFM光學測量

光學測量突破光學衍射極限實現納米級的光學成像與探測，一直是光學技術發展的前沿。2014 年諾貝爾化學獎授予了突破光學衍射極限的超分辨光學顯微成像技術，包括受激發射損耗顯微術、光敏定位顯微術、隨機光學重建顯微術、飽和結構照明顯微技術等。將AFM與光學技術結合起來，可以研究微納米尺度下的光學現象和進行光

快速AFM－技術

快速AFM 技術通常的AFM掃描速度較慢，不能滿足許多動態現象的研究需求，快速AFM 技術(high speed?AFM，HS-AFM)的核心限制因素是微懸臂探針的自然帶寬，其在真空、大氣及液體環境下分別是幾赫茲，幾千赫茲和幾萬赫茲。因此，在液體環境下更容易實現HS-AFM，但還需要具有高帶寬(兆赫

AFM應用舉例

?AFM應用舉例由于原子力顯微鏡對所分析樣品的導電性無要求，因此使其在諸多材料領域中得到了廣泛應用。透明導電的ITO薄膜，隨著成膜方法、膜厚、基底溫度等成膜條件變化，而表面形貌不同。將膜厚120nm（左）與450nm（右）的ITO薄膜進行比較時，隨著膜厚的增加，每個結晶顆粒明顯地長大。另外，明顯地觀

AFM形態結構

形態結構　　作為新興的形態結構成像技術，AFM實現了對接近自然生理條件下生物樣品的觀察。這主要由于它具備以下幾個特點:　　1).與掃描電鏡和透射電鏡這些高分辨的觀測技術相比，樣品制備過程簡便，可以不需染色、包埋、電鍍、電子束的照射等處理過程;　　2).除對大氣中干燥固定后樣品的觀察外，還能對液體中樣

AFM應用實例

應用實例?? 1．應用于紙張質量檢驗。 2．應用于陶瓷膜表面形貌分析。 3．評定材料納米尺度表面形貌特征? 原子力顯微鏡是以掃描隧道顯微鏡基本原理發展起來的掃描探針顯微鏡。原子力顯微鏡的出現無疑為納米科技的發展起到了推動作用。以原子力顯微鏡為代表的掃描探針顯微鏡是利用一種小探針在樣品表面上掃描，從而

AFM檢測技術

? ? ? 原子力顯微鏡(Atomic Forcc Microscopc,AFM),也稱掃描力顯微鏡(scanning FOrccMicroscopc,sFM),是一種納米級高分辨的掃描探針顯微鏡,優于光學衍射極限1000倍。 ADM811原子力顯微鏡是由IBM公司蘇黎世研究中心的格爾德?賓寧與斯福

什么是AFM

明。AFM 是一種類似於STM 的顯微技術，它的許多元件和STM是共同的，如用於三 維掃描的電壓陶瓷系統以及反饋控制器等。它和STM 最大的不同是用一個對微弱作用 力極其敏感的微懸臂針尖代替了STM 的隧道針尖，並以探測原子間的微小作用力(Van der Walls’ Force)代替了STM 的微

AFM的介紹

AFM全稱Atomic Force Microscope，即原子力顯微鏡，它是繼掃描隧道顯微鏡（Scanning Tunneling Microscope）之后發明的一種具有原子級高分辨的新型儀器，可以在大氣和液體環境下對各種材料和樣品進行納米區域的物理性質包括形貌進行探測，或者直接進行納米操縱；現

什么是AFM

明。AFM 是一種類似於STM 的顯微技術，它的許多元件和STM是共同的，如用於三 維掃描的電壓陶瓷系統以及反饋控制器等。它和STM 最大的不同是用一個對微弱作用 力極其敏感的微懸臂針尖代替了STM 的隧道針尖，並以探測原子間的微小作用力(Van der Walls’ Force)代替了STM 的微

AFM力學測量

力學測量在納米材料和器件的諸多性質中，力學性質不僅面廣而且也是評價納米材料和器件的主要指標，是納米材料和器件得以真正應用的關鍵。目前關于AFM的微納米力學研究，已在納米材料力學性質、納米摩擦等領域取得了較大進展。在AFM接觸模式下，研究樣品材料微納尺度內的形貌和力學性質(包括楊氏模量、硬度、粘彈性、

AFM曲線測量

曲線測量SFM除了形貌測量之外，還能測量力對探針-Zt（Zs）。它幾乎包含了所有關于樣品和針尖間相互作用的必要信息。當微懸臂固定端被垂直接近，然后離開樣品表面時，微懸臂和樣品間產生了相對移動。而在這個過程中微懸臂自由端的探針也在接近、甚至壓入樣品表面，然后脫離，此時原子力顯微鏡/AFM測量并記錄了探

AFM應用實例

應用實例1．應用于紙張質量檢驗。 2．應用于陶瓷膜表面形貌分析。 3．評定材料納米尺度表面形貌特征陶瓷膜表面形貌的三維圖象

AFM電學測量

電學測量如果微懸臂是用導電材料制成或外層鍍有導電金屬層，則探針可作為一個移動電極來施加電壓和探測電流，從而來研究材料的微區電學性質，該技術通常稱為導電原子力顯微術(conductive-AFM，C-AFM)。利用導電原子力顯微術可以探測樣品的表面電荷、表面電勢、表面電阻、微區導電性、微區介電特性、非

AFM的發展歷史

AFM的接觸模式

AFM的輕敲模式

AFM針尖放大效應

AFM解決的問題

尖和物體表面之間的作用力是十分微弱的，我們該如何有效測量它的大小呢？這個時候前面提到的懸臂就派上用場了。由于針尖和懸臂是連在一起的，針尖受到的力會導致懸臂發生彎曲，受力越大，懸臂彎曲的越厲害。這樣，通過測量懸臂彎曲的程度，我們就可以知道針尖與物體表面之間的作用力的大小。但是懸臂由于受力而發生的彎曲依

形象比喻AFM原理

測試這個級別的材料平整度，就會用到原子力顯微鏡，它的原理也很簡單：就像咱們劃船路過一遍暗礁，通常船手不會直接跳下去看看再量一量再拍個照，而是會用竹竿戳一戳，竹竿的長度是一定的，知道漏出水面的長度，也就知道水底暗礁的高度了。

AFM反饋系統

反饋系統在原子力顯微鏡/AFM的系統中，將信號經由激光檢測器取入之后，在反饋系統中會將此信號當作反饋信號，作為內部的調整信號，并驅使通常由壓電陶瓷管制作的掃描器做適當的移動，以保持樣品與針尖保持一定的作用力。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

AFM測半導體

半導體加工通常需要測量高縱橫比結構,像溝槽和孔洞,確定刻蝕深度。然而如此信息用SEM 技術是無法直接得到的,除非將樣品沿截面切開。AFM 技術則恰恰彌補了SEM 的這一不足,它只掃描試樣的表面即可得到高度信息,且測量是無損的,半導體材料在測量后即可返回到生產線。AFM 不僅可以直觀地看到光柵的形貌,

AFM驅動控制方式

驅動控制方式XY軸掃描運動：需要四通道分別對四個區域進行雙極性驅動。Z軸掃描運動：需要對外部四個區域加載正電壓，內部接地或者內部加負電壓（內壁不可以加正電壓）。我們推薦采用我公司模塊化E01系列雙極性壓電控制器產品，具有模塊化組合，多通道輸出，分辨率高、紋波小等優點，可以滿足AFM原子力顯微鏡對壓電

導電探針AFM簡介

SECMAFM安裝