AFM显微镜的与CCD的技术应用

AFM显微镜的与CCD的技术应用-样品表面精密测量

原子力显微镜

  原子力显微镜(AFM)用尖锐的探针探测样品表面，探针大
约10微米长，直径小于100埃，探针位于大约100～200μm长的悬臂
的自由末端在探针和样品之间的力引起了悬臂弯曲或偏转。当探针
顶端在样品上扫描，或样品在探针顶下面被扫描，探测器即可测量
悬臂的偏转。测量悬臂的偏转可以让计算机做出测量表面外形的图
形。与SEM相比，AFM用于研究绝缘体、半导体以及电导体，不需要
特殊和昂贵的样本准备。这种仪器的典型的扫描范围横向是120μm
，垂直方向是5μm。

  几种典型的力使AFM悬臂发生偏转，与原子力显微镜普遍
相关的是原子间力，称为范德瓦尔斯力。其依赖于探针顶端与样品
间的距离。接触方法和非接触方法。在接触方法中，

悬臂保持距样品表面小于几埃，在悬臂和样品间的原子力互相
排斥。在非接触方法中，悬臂保持距样品几十到几百埃，在悬臂和
样品间的原子力互相吸引(这是范德瓦尔斯力大距离相互作用的结
果)。

接触式原子力显微镜

  在接触式原子力显微镜模式中(C—AFM)，其作为互相排斥
的模式，原子力显微镜的探针顶端与样品“软接触”。探针顶端附
着在具有低弹簧常数(O．6～2．8N／m)的悬臂末端，其弹簧常数低
于使样品间原子聚在一起的有效的弹簧常数。当扫描仪的探针从样
品表面掠过时(或样品在探针下面)，接触力引起悬臂弯曲，从而引
起图形的变化。即使用一个很硬的悬臂施加一个很大的力在样品上
，在探针原子和样品原子之间的原子问的分离也不可能减小太多。
相反，样品表面会变形。除了范德瓦尔斯排斥力外，在接触式原子
力显微镜的操作过程中会呈现出另外两个力：通过周围环境稀疏的
水层施加的毛细力和悬臂本身施加的力。

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