扫描探针显微技术之二——原子力显微镜(AFM)技术.ppt

原子力显微镜AtomicForceMicroscopy主要内容scanningtunnelingMicroscopy(STM，1982)
Atomicforcemicroscopy(AFM)

LateralForceMicroscopy(LFM)

MagneticForceMicroscopy(MFM)

ElectrostaticForceMicroscopy(EFM)

ChemicalForceMicroscopy(CFM)

NearFieldScanningOpticalMicroscopy(NSOM)
1986，IBM，葛·宾尼（G.Binnig）发明了原子力显微镜(AtomicForceMicroscope,AFM)——新一代表面观测仪器．基本原理sample基本原理AFM信号反馈模式微悬臂位移量的检测方式力检测部分接触模式(contactmode)
非接触模式(non-contactmode)
轻敲模式(tapping/intermittentcontactmode)针尖始终向样品接触并简单地在表面上移动，针尖—样品间的相互作用力是互相接触原于的电子间存在的库仑排斥力，其大小通常为10－8—10－11N。
优点：可产生稳定、高分辨图像。

缺点：
可能使样品产生相当大的变形，对柔软的样品造成破坏，以及破坏探针，严重影响AFM成像质量。
相互作用力是范德华吸引力，远小于排斥力.
优点：对样品无损伤

缺点：

1）分辨率要比接触式的低。

2）气体的表面压吸附到样品表面，造成图像
数据不稳定和对样品的破坏。

介于接触模式和非接触模式之间:
其特点是扫描过程中微悬臂也是振荡的并具有比非接触模式更大的振幅(5~100nm)，针尖在振荡时间断地与样品接触。
特点：

1）分辨率几乎同接触模式一样好；

2）接触非常短暂，因此剪切力引起的对样品的破坏几乎完全消失；
工作模式-轻敲模式相位成像(phaseimaging)技术

通过轻敲模式扫描过程中振动微悬臂的相位变化
来检测表面组分,粘附性,摩擦,粘弹性和其他性质
的变化.基本原理基本原理原子力显微镜之解析度基本原理基本原理氮化硅探针针尖放大图为克服“加宽效应”：
一方面可发展制造尖端更尖的探针技术，
另一方面对标准探针进行修饰也可提高图像质量。AFM技术的主要特点:主要内容
用AFM观察DNA双螺旋结构用AFM观察细胞生长用AFM观察集成电路的线路刻蚀情况高分子领域的应用聚合物膜表面形貌与相分离观察聚合物膜表面形貌与相分离观察高分子结晶形态观察聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物的苯溶液在ＬＢ膜槽内分散,而后在极低的表面压下(<0.1ｍＮ/ｍ)将分子沉积在新鲜云母表面。AFM在聚合物膜研究中的应用1表面整体形态研究2孔径(分布),粒度（分布）研究SectionanalysisofTM-AFMimage.Tappingmodeatomicforcemicrographs3粗糙度研究膜污染研究-超滤膜或微滤膜

AFM以分辨率高、制样要求简单、得到的样品表面信息丰富的特点在各领域得到了越来越广泛的应用。THEEND！