2.接触式AFM工作原理
样品放置在扫描器上方，扫描器中的压电陶瓷管在外加电压的 作用下，可以在X、Y 和Z 方向上独立运动。SPM 探头中的 激光器发出激光，照射在探针的尖端背面，经反射后，落在 光斑位置检测器上。光斑位置检测器上下部分的光强差产生 了上下部分的电压差，通过测量这个压差，就可以得到光斑 位置的变化量。
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2.接触式AFM工作原理
当探针在样品表面扫描时，由于样品 表面的原子与微悬臂探针尖端的原 子间的相互作用力，微悬臂将随样 品表面形貌而弯曲起伏，反射光束 也将随之偏移，光斑位置检测器上 下部分的电压差值也发生改变。反 馈电路测量这个差值，通过改变加 在扫描器Z 方向上的电压，保持这 个差值的恒定，计算机记录这个电 压，即反映了样品的表面形貌。
原子力显微镜（AFM）
1.概述 2.工作原理 3.仪器介绍 4.成像模式 5.AFM应用 6.AFM的缺陷
1.概述
• AFM (Atomic Force Microscope)原子力 显微镜 以原子间力为理论基础的显微镜， 从STM（扫描隧道显微镜）发展而来 • 以原子尺寸观察物质表面结构 • 金属、半导体、绝缘体 • 大气、液体环境下直接观察 • 精确测量样品的尺寸参数精确测 量样品的尺寸参数
3.仪器介绍
4.成像模式
4.1 接触模式 • 针尖与样品表面距离小，利用原子间 的斥力 • 可获得高解析度图像 • 样品变形，针尖受损 • 不适合表面柔软的材料
针尖 样品表面
接触模式
4.成像模式
4.2 轻敲模式 • 探针在Z轴维持固定频率振动，当振动到 谷底时与样品表面接触 • 对样品破坏小 • 分辨率几乎与接触模式相同
2.轻敲式AFM工作原理
用一个外加的振荡信号驱动探针在样品 表面上方振动。探针振动的振幅也可通 过光斑位置检测器的上下部分的光强差 来确定。
2.轻敲式AFM工作原理
当探针未逼近样品时，探针在 共振频率附近作自由振动；当 探针在样品表面扫描时，由于 样品表面的原子与微悬臂探针 尖端的原子间的相互作用力， 探针的振幅减小。反馈电路测 量振幅的变化量，通过改变加 在扫描器Z 方向上的电压，保 持探针振幅的恒定，计算机记 录这个电压，即反映了样品的 表面形貌。
5.AFM应用
• 观测样品表面形貌
云母的原子像（接触模式）
DVD光盘表面（接触模式）
5.AFM应用
• 观测样品表面形貌
PE膜，左图为高度图，右图为相图
6.AFM的缺陷
• 1.较小的扫描范围，100μ m到 10nm，容易将局部的、特殊
• 2.极其高的分辨率，使得在样 品制备过程中产生的或者是从 背景噪音中产生的极小赝像都 能够被检测、观察到，产生赝 像。