Atomerőmikroszkópok és alkalmazásaik
Az atomerő-mikroszkóp egy pásztázó szondás mikroszkóp, amelyet a pásztázó alagútmikroszkóp alapelvei alapján fejlesztettek ki. Az atomerőmikroszkópia megjelenése kétségtelenül hajtó szerepet játszott a nanotechnológia fejlődésében. A pásztázó szonda mikroszkópia, amelyet az atomerőmikroszkópia képvisel, olyan mikroszkópok sorozata, amelyek egy kis szondát használnak a minta felületének letapogatására, nagy nagyítású megfigyelést biztosítva. Az atomerőmikroszkópos szkennelés különféle típusú minták felületi állapotáról nyújt információt. A hagyományos mikroszkópokhoz képest az atomerő-mikroszkóp előnye, hogy légköri körülmények között nagy nagyítással képes megfigyelni a minták felületét, és szinte minden mintához használható (bizonyos felületi simasági követelmények mellett), egyéb minta-előkészítési kezelések nélkül, háromdimenziós morfológiai képek készítésére a minta felületéről. És elvégezheti az érdességszámítást, a vastagságot, a lépésszélességet, a blokkdiagramot vagy a részecskeméret-elemzést a szkennelésből nyert háromdimenziós morfológiai képen.
Az atomerőmikroszkóppal számos minta kimutatható, felületkutatáshoz és gyártásellenőrzéshez vagy folyamatfejlesztéshez olyan adatokat szolgáltathat, amelyeket a hagyományos pásztázó felületi érdességmérők és elektronmikroszkópok nem tudnak biztosítani.
1, Alapelvek
Az atomerő-mikroszkópia a minta felülete és egy finom szonda csúcsa közötti kölcsönhatási erőt (atomi erőt) használja a felület morfológiájának mérésére.
A szonda csúcsa egy kis rugalmas konzolon van, és a szonda érintkezésekor a minta felületével létrejövő kölcsönhatás a konzolos elhajlás formájában érzékelhető. A minta felülete és a szonda közötti távolság kisebb, mint 3-4 nm, és a közöttük észlelt erő kisebb, mint 10-8N. A lézerdióda fénye a konzol hátuljára összpontosul. Amikor a konzol meghajlik az erő hatására, a visszavert fény eltérül, és helyzetérzékeny fotodetektort használnak a szög eltérítésére. Ezután az összegyűjtött adatokat számítógép feldolgozza, hogy háromdimenziós képet kapjon a minta felületéről.
Egy komplett konzolos szondát helyeznek a minta felületére piezoelektromos szkennerrel vezérelve, és három irányban szkennelnek, 0,1 nm vagy annál kisebb lépésszélességgel vízszintes pontossággal. Általában a mintafelület részletes letapogatásakor (XY tengely) a konzol eltolási visszacsatolása által vezérelt Z- tengely rögzített és változatlan marad. A Z-tengelyértékek, amelyek visszajelzést adnak a szkennelési válaszról, bekerülnek a számítógépbe feldolgozás céljából, így a minta felületéről megfigyelési kép (3D kép) keletkezik.
