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原子力显微镜的原理总结

更新时间:2024-05-29浏览:174次

单原子操纵物理机制

 
当距离<0.4nm时,单原子操纵将受助于STM针尖和样品表面间的化学相互作用。
 
随着针尖和表面间的距离的减小,在相同偏置电压的条件下不仅使针尖和样品表面间的隧道电流大大增大(可以增大1~2数量级),同时针尖和样品表面的“电子云”部分重叠,使两者之间的相互作用也大大增强当距离>0.6nm时,STM针尖和样品表面之间的化学相互作用在单原子操纵过程中不起主导作用,这样,原子的操纵则取决于针尖和样品表面之间的纯电场或电流效应。
 
总结
 
AFM系统使用压电陶瓷管制作的扫描器精确控制微小的扫描移动。压电陶瓷是一种性能奇特的材料,当在压电陶瓷对称的两个端面加上电压时,压电陶瓷会按特定的方向伸长或缩短。而伸长或缩短的尺寸与所加的电压的大小成线性关系。即可以通过改变电压来控制压电陶瓷的微小伸缩。通常把三个分别代表X,Y,Z方向的压电陶瓷块组成三角架的形状,通过控制X,Y方向伸缩达到驱动探针在样品表面扫描的目的;通过控制Z方向压电陶瓷的伸缩达到控制探针与样品之间距离的目的。
 
原子力显微镜(AFM)便是结合以上三个部分来将样品的表面特性呈现出来的:在原子力显微镜(AFM)的系统中,使用微小悬臂(cantilever)来感测针尖与样品之间的相互作用,这作用力会使微悬臂摆动,再利用激光将光照射在悬臂的末端,当摆动形成时,会使反射光的位置改变而造成偏移量,此时激光检测器会记录此偏移量,也会把此时的信号给反馈系统,以利于系统做适当的调整,再将样品的表面特性以影像的方式给呈现出来。
 
原子力显微镜同样具有原子级的分辨率。由于原子力显微镜既可以观察导体,也可以观察非导体,从而弥补了STM的不足。

 

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