spm(掃描式探針顯微鏡)一般用語

1、SPM(掃描式探針顯微鏡掃描式探針顯微鏡)一般用語一般用語?SPM(掃描式探針顯微鏡；掃描式探針顯微鏡；ScanningProbeMicroscope)于試料表面以微小探針掃描，探針與試料間相互作用的物理量(穿隧電流、原子間力、摩擦力、磁力力等)檢測，對于微小領(lǐng)域的表面形狀檢測及物性分析等行為的總稱。主要代表SPM的有STM(掃描式穿隧電流顯微鏡)、AFM(原子力顯微鏡)等。?STM(掃描式穿隧電流顯微鏡；掃描式穿隧電流顯微鏡；Scan

2、ningTunnelingMicroscope)使用導(dǎo)電性探針與試料間微小電流的利用，對探針與試料間的距離掃描控制，以分析試料表面形狀，獲得原子級圖像的SPM。使用測定試料必須為導(dǎo)電性材質(zhì)。?AFM(原子力顯微鏡；原子力顯微鏡；AtomicFceMicroscope)于撓性微懸臂先端的探針與試料表面微小作用力的接觸，控制微懸臂的受力值，對探針與試料間的距離掃描控制，以分析試料表面形狀，獲得原子級圖像的SPM表面形狀。另外可區(qū)分為接觸式(

3、DCmode)與非接觸式(ACmode)二種類型的AFM。使用測定試料可為導(dǎo)電性材質(zhì)或絕緣體，亦可探測試料表面物性(摩擦力粘彈性表面電位等)的應(yīng)用。?LFM(側(cè)向摩擦力顯微術(shù)；側(cè)向摩擦力顯微術(shù)；LateralFceMicroscopy)接觸式AFM模式下可探測試料的摩擦力分布，LFM屬于SPM的探測方式之一。針對試料的Y軸方向側(cè)振動，此時探針連桿產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角度訊號可求得摩擦力分布的圖像。試料面的凹凸對連桿扭曲的形狀影響較小。?FFM(摩

4、擦力顯微術(shù)；摩擦力顯微術(shù)；FrictionFceMicroscopy)接觸式AFM模式下可探測試料的摩擦力分布，F(xiàn)FM屬于SPM的探測方式之一。主要根據(jù)探針連桿扭轉(zhuǎn)方向變化(扭轉(zhuǎn)角度范圍的設(shè)定值為90至90)，此時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角度訊號(FFM訊號)可求得摩擦力分布的圖像。主要應(yīng)用于無法試料表面形狀判別的材質(zhì)性問題，如參雜物分布的狀況調(diào)查。FFM訊號的正負及強度是由連桿扭轉(zhuǎn)方向變化決定，而且試料面的凹凸部分也會影響連桿扭曲的形狀。?相位模式

5、相位模式(相位測定；相位測定；PhaseMode)SPM的測定模式的一種，在非接觸式的AFM模式下，利用相位的變化差異測定表面物性的方式。主要應(yīng)用于試料表面，由于吸著力與粘彈性等特性造成探針撓性連桿振動的位相變化，使用相位模式探測可得到較佳的影像，且可與表面形狀同時測定。帶電的試料、柔軟的試料，且其吸著力強時，使用相位模式的探測較有利。?VEAFM(微粘彈性測定微粘彈性測定原子力顯微鏡；原子力顯微鏡；ViscoelasticAFM)非觸

6、式AFM模式探測與試料與VEAFM為不同的作業(yè)方式、VEAFM屬于SPM的探測方式之一。方法為于試料Z方向施與微小周期性振動、使探針連桿產(chǎn)生撓性的振幅變化、且振幅分解為sin.cos成分、求得微粘彈性力分布的圖像。?SMM(表面電位顯微鏡：表面電位顯微鏡：ScanningMaxwellstressMicroscope)表面電位分布的測定、屬于SPM的探測方式之一。探針尖端與試料間產(chǎn)生電場作用、此時的靜電力與探針振動發(fā)生交互作用、此狀況下

7、可求得試料微小區(qū)域的表面電位微分布的圖像。?KFM(表面電位顯微鏡：表面電位顯微鏡：KelvinProbeFceMicroscope)非觸式AFM模式探測下表面電位分布的測定、屬于SPM的探測方式之一。探針尖端?(管型掃描儀管型掃描儀)Scanner管型掃描儀的優(yōu)點為結(jié)構(gòu)簡單、但對于大平面掃描時會產(chǎn)生數(shù)nm～數(shù)十nm歪斜產(chǎn)生。此歪斜于測定資料時將使用補正程序使之緩和。?壓電材料壓電材料電壓材料的特性為當(dāng)改變給予電壓時材料的形狀亦改變(反

8、之易然)、且可有高頻的響應(yīng)、應(yīng)用層面極廣。?PZT((Pb(ZrTi)O3))屬于電壓材料的一種。應(yīng)用于SPM的掃描機構(gòu)致動器。PZT的電壓分辨率約為0.1～數(shù)nmV的程度、使用于型變小的工具上。此外、低電壓亦可有大的變形量、板狀壓電材料的利用如震動器、薄型加工的壓電材料將電極交互積層成一體與積層型(伸縮方向)等的構(gòu)造研發(fā)中。?粗動機構(gòu)粗動機構(gòu)就SPM而言、為達到探針與試料間的距離調(diào)整、Z方向的動作調(diào)整機構(gòu)。使用步進馬達控制。高速與低速

9、2種。?微動機構(gòu)微動機構(gòu)就SPM而言、為達到探針與試料間的距離調(diào)整機構(gòu)。一般為壓電材料組立成的簡單機構(gòu)。?探測探測SPM試料表面掃描的探測總稱。?懸臂粱懸臂粱連接探針頭與挾持片本體的撓性懸臂粱亦為探測時主要運動的機構(gòu)。?探針探針直接與試料表面接觸的針頭直約為一個至數(shù)十個原子的尖端亦可使用奈米碳管制作。?光杠桿方式光杠桿方式懸臂粱背面受雷射光的照射而反射光產(chǎn)生位置變化及放大作用的統(tǒng)稱(光路的變化)再利用光檢出器檢出位移量獲得變動訊號、如懸