导电原子力显微镜及其应用.pdf

维普资讯 导电原子力显微镜及其应用 郭 云 杨得全、 孙 岩 熊玉卿 ’-吾_间技薪黄 物理研究所兰州73a0a0) 弋 摘 要 简要介绍了导电原子力显微镜的产生和应用的历史，讨论了导 电原子力显微镜 的特点、工作 原理以及工作方式 对近几年来利用导电原子力显微镜进行研究和实际应用的情况进行了介绍，导电原 子力显微镜需要进一步发展的地方也作了阐述 ． 关键词 原子力显微镜 导 电针尖 APPLICATIONgOFCO GuoYun YangDequan SunYan XiongYuqing (LanzhouInstituteof ．Chir~seAcademyofS~,ceTechnatogy．Lanrhou 730000) Abstract A descriptionoftheconductingatomicforcem icroscopeispresented．includingitslea tttres，operationmodes，receItresearchresultsandpracticalapplications． Keywords atomic~arcemicroscope ．conducting tip 扫描隧道显微镜 (sTM)的发 明_1J，开创了 与非导电质的混合物．特别是近年来人们感兴 一 个利用多种微探针对不同环境、不同介质下 趣的金属有机复合材料、纳米颗粒镶嵌材料、纳 的各种样品进行纳米级甚至原子级 分辨的时 米 电子学等方面，都涉及到局域导电性及非导 代 ．在随后的研究过程 中，由于 STM 不能分析 电性等问题 ．鉴于 STM 和 AFM 在表面分析方 绝缘材料的限制，于 1986年发明了原子力显微 面各 自的不足．人们提出了将常规 AFM 针尖 镜 (AFM)．最初，AFM 工作方式是对在材料表 和微悬臂进行导 电处理．就是将 AFM和 STM 面进行扫描的微悬臂进行 STM 分析 ；后来采 结合起来 ．AFM 的优点在于它能在绝缘材料表 用了对微悬臂进行光路放大 以分辨其变形量的 面成像．但是 STM 可 以测量表面 电性 能．它们 方法 在随后的十几年间，针对不同的应用需求 各有优点，也有各 自的限制，导 电AFM 的应用 和微区分析的问题，在 STM 和 AFM 的基础上 就成为克服这些限制的一种创新的方法． 又发展了诸如非接触式 (ION—contact)AFM 导电AFM 的原理是在接触式 的AFM 模 (与样 品作用 力为 10 N)、轻 敲式 (tapping 式下，悬臂梁末端的针尖和样品之间的原子间 mode1)AFM (与样品作用力为 l0 —10I1N)、 作用力(斥力和吸引力)导致悬臂梁的偏转．测 扫描隧道谱(STS)、横 向力显微镜 (LAFM)、近 量从悬臂梁背部反射的激光束斑的偏移量以获 场 光 学 显 微 镜 (NFOM )、磁 力 显 微 镜 得相应的数据 ．数据的采集一般采用两种方法， (MFM)_2J、化学力显微镜 (CFM)等多种工作 一 是保持悬臂梁偏转不变而测量悬臂梁高度的 方式和显微分析技术 ．这些显微分析技术统称 为扫描探针显微镜 (sPM)L3 · 真空低温村理技术 国防科技重点实验室基金资助项 目 在实际应用 中，更多的研究对象是导 电质 1998—12一l1收到韧稿 ．1999—03—22修 回 28卷 (1999年)11期 · 691 · 维普资讯