AFM探針的一些知識點
發(fā)布日期：2021-11-29 15:25:20
AFM探針的重要組成部分是：針尖、懸臂和基底。原子力顯微鏡檢測到非常小的范德華力。探針決定了原子力顯微鏡靈敏度的核心，因此對探針材料有很高的要求。探針材料通常是單晶硅或氮化硅(Si3N4)，其中一些可以具有其他涂層(金或鋁等)。背面涂層有助于改善懸臂反射并提高反射激光束的檢測效率。其次，涂層可以賦予探針鐵磁性或電性。
除了AFM探針的材料選擇，長度、寬度、彈性系數(shù)(k)以及刀尖的曲率半徑和形狀也非常重要。一般來說，懸臂的彈性系數(shù)k越大，共振頻率(f0)越高。k越大，探針和樣品之間的力越大，而力通常越小。探頭太硬可能會損壞樣品，探頭太軟可能會導致機械模量數(shù)據(jù)不準確。探頭越尖，分辨率越高。如果探針不夠細，它可能無法探測到樣品的深槽或區(qū)分更詳細的表面結構。但是針尖過尖會損傷樣品表面，容易磨損。這時候建議用鈍的針尖，針尖的形狀也會對結果有一些影響。因此，在實際應用中，探頭的質量直接影響成像結果，需要根據(jù)實際情況選擇不同類型和規(guī)格的探頭。
AFM探針是需要導電的，并且可以在硅探針上沉積高導電的鉑涂層。為了實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)傳輸速率，懸臂陣列需要以100mm s-1的高速移動。高速摩擦磨損、高載荷和高溫是該技術的主要障礙。一個重要的問題是探針尖端在高達630的溫度下以每秒幾十毫米的相對高速滑動接觸的耐久性。
基于AFM探針的記錄技術具有優(yōu)勢。薄膜中鐵電疇的成像利用了鐵電體的基本特性，即它們的壓電行為和表面電荷的存在。當顯微鏡以非接觸模式工作時，靜電力顯微鏡(EFM)可以檢測與正常偏振分量成比例的靜態(tài)表面電荷。
AFM探針由于應用范圍限于原子力顯微鏡，應用領域不廣，在國際上的使用不多，屬于高科技儀器的消耗品。主要生產(chǎn)廠家位于德國、瑞士、保加利亞、美國等。由于探測器壽命短、分辨率低、不穩(wěn)定、一致性差，各國都在開發(fā)新的探測器。
導電AFM探針用于EFM、KFM、單片機等。導電探針的分辨率比分接和接觸探針差，使用時導電涂層容易脫落，導電性難以長時間保持。導電尖端的新產(chǎn)品包括碳納米管尖端、金剛石涂層尖端、全金剛石尖端和全導線尖端。這些新技術克服了普通導電頭壽命短、分辨率低的缺點。
除了AFM探針的材料選擇，長度、寬度、彈性系數(shù)(k)以及刀尖的曲率半徑和形狀也非常重要。一般來說，懸臂的彈性系數(shù)k越大，共振頻率(f0)越高。k越大，探針和樣品之間的力越大，而力通常越小。探頭太硬可能會損壞樣品，探頭太軟可能會導致機械模量數(shù)據(jù)不準確。探頭越尖，分辨率越高。如果探針不夠細，它可能無法探測到樣品的深槽或區(qū)分更詳細的表面結構。但是針尖過尖會損傷樣品表面，容易磨損。這時候建議用鈍的針尖，針尖的形狀也會對結果有一些影響。因此，在實際應用中，探頭的質量直接影響成像結果，需要根據(jù)實際情況選擇不同類型和規(guī)格的探頭。
AFM探針是需要導電的，并且可以在硅探針上沉積高導電的鉑涂層。為了實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)傳輸速率，懸臂陣列需要以100mm s-1的高速移動。高速摩擦磨損、高載荷和高溫是該技術的主要障礙。一個重要的問題是探針尖端在高達630的溫度下以每秒幾十毫米的相對高速滑動接觸的耐久性。
基于AFM探針的記錄技術具有優(yōu)勢。薄膜中鐵電疇的成像利用了鐵電體的基本特性，即它們的壓電行為和表面電荷的存在。當顯微鏡以非接觸模式工作時，靜電力顯微鏡(EFM)可以檢測與正常偏振分量成比例的靜態(tài)表面電荷。
AFM探針由于應用范圍限于原子力顯微鏡，應用領域不廣，在國際上的使用不多，屬于高科技儀器的消耗品。主要生產(chǎn)廠家位于德國、瑞士、保加利亞、美國等。由于探測器壽命短、分辨率低、不穩(wěn)定、一致性差，各國都在開發(fā)新的探測器。
導電AFM探針用于EFM、KFM、單片機等。導電探針的分辨率比分接和接觸探針差，使用時導電涂層容易脫落，導電性難以長時間保持。導電尖端的新產(chǎn)品包括碳納米管尖端、金剛石涂層尖端、全金剛石尖端和全導線尖端。這些新技術克服了普通導電頭壽命短、分辨率低的缺點。