扫描探针显微镜 (SPM)/原子力显微镜(AFM)

 

AFM(Atomic Force Microscopy，原子力显微镜) 是通过探测针尖与样品之间的相互作用力（原子力及范德华力）来获得物质表面形貌的信息，分辨率可达原子级水平。当探针对样品扫描时，针尖与水平放置的样品表面的距离可用压电陶瓷控制，若保持针尖原子与样品表面之间的作用力的大小不变，针尖在垂直于样品表面方向起伏运动会引起悬臂的偏转，利用悬臂反射激光光点位移的方法，可使照射在悬臂末端激光束的反射光路发生变化，经反射进入光电检测系统(PSPD)，PSPD将反射的激光束转化成电信号，经过计算机处理，得到样品表面的二维与三维形貌像及各种物理数据。

 

SPM/AFM 技术性能

信号检测
形态结构

深度分辨率
0.1 Å

成像/绘图
是

横向分辨率/探头尺寸
15 - 50 Å

 

SPM & AFM分析的理想用途

• 三维表面结构图像，包含表面粗糙度、微粒尺寸、步进高度、倾斜度
• 其他样品特点的成像，包括磁场、电容、摩擦、状态

 

SPM & AFM分析的相关产业

• 航空航天
• 汽车
• 生物医学
• 化合物半导体
• 数据存储
• 国防
• 显示器
• 电子
• 工业产品
• 照明
• 制药
• 光电子
• 聚合物
• 半导体
• 太阳能光伏发电
• 电信

 

AFM分析的优势

• 量化表面粗糙程度
• 整个晶圆分析(150, 200, 300 mm)
• 高空间分辨率
• 导体和绝缘体样品的成像

 

AFM分析的局限性

• 扫描范围限制：横向100微米，纵向5微米
• 不能应用于太粗糙或形状不规则的样品
• 不同的针头可能引起的误差