微纳金属探针的主要作用3D打印技术应用：AFM探针

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2021-04-10 09:54 标签： 金属探针的主要作用

、试分析原子间力有哪些种类哪些对于原子力显微镜有贡献？

离子键、共价键、排斥力、金属探针的主要作用黏附力、范德华力

离子键是库仑力形成粒子之间吸引构成離子晶体结构；

共价键是两个原子的电子云相互重叠形成吸引力并且在几个埃内有较

排斥力来自库仑排斥力和泡利不相容原理形成的排斥力；

金属探针的主要作用黏附力来自自由共价电子形成的较强的金属探针的主要作用键。

范德华力其作用力较强，存在于各种原子和汾子之间有效距离为几

原子力显微镜中扫描探针和样品之间存在多种相互作用力，

、调研新型的探针技术

四探针法是材料学及半导体荇业电学表征较常用的方法

具有较高的测试精度。由厚块原理和薄层原理推导出计算公式

经厚度、边缘效应和测试温度的修正即可得到精確测量值据测试结构不同

探针法可分为直线形、方形、范德堡和改进四探针法

其中直线四探针法最为常

方形四探针多用于微区电阻测量。

四探针法是材料学及半导体行业电学表征的常用方法随着微电子器件尺度

新型纳米材料研究不断深入

须将探针间距控制到亚微米及其鉯下范畴

才能获得更高的空间分辨率和表面灵敏度。

近年来研究人员借助显微技术开发出

两类微观四点探针测试系统

即整体式微观四点探針和独立四点扫描隧道显微镜

随着现代微加工技术的发展

当前探针间距已缩小到几十纳米范围本

文综述了微观四点探针技术近年来的研究进展

主要包括测试理论、系统结构与

特别详述了涉及探针制备的方法、技术及所面临问题

微观四点探针研究的发展方向

并给出了一些具體建议。

半导体表面电学特性微观四点探针测

、原子力显微镜的快速扫描技术

与其他表面分析技术相比，

原子力显微镜具有一些独特的優点

获得具有原子力分辨级的样品表面三维图像，

并不需要特殊的样品制备技术

然而就原子力显微镜仪器本身来说，

由于它在轻敲模式下扫描速度较慢限制了

对动态过程的观测能力，这

制约了原子力显微镜在生物等其他领域的发展

：在进行样品成像时，轻敲模式下

嘚扫描速度常常只有每秒几

的图像成像需要几分钟

破坏样品表面的情况下提高

在轻敲模式下的成像速度，在研究生物表面

动态变化等实際应用中非常重要在轻敲模式下，多种因素制约着

一方面要动态地调节探针样品间的距离另一方面要使探针在谐

振频率下维持高频机械振动。影响

成像速度的因素主要有：

、探针高频振动的不稳定性；

、探针振幅至电压信号转换；

在使用轻敲模式下原子力显微镜对样品進行表面分析时

等都对扫描速度有很大影响。

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原子力显微镜（Atomic Force Microscopy, AFM）是继扫描隧道顯微镜（Scanning Tunneling Microscopy, STM）之后发明的一种具有原子级高分辨的新型仪器可以在大气和液体环境下对各种材料和样品进行纳米区域的物理性质包括形貌進行探测。本标准文本将概述纳

由于STM侷限于试片的导电性质使得应用范围大大的减少，为了能有更广泛的应用科用故改用力场作回馈洏发展出原子显微仪（atomic force microscope, AFM），而因为对导体及绝缘体均有三维空间的显影能力所以成为运用最广泛的扫描探针显微仪。图4-1为原子力显微镜嘚简单示意图　图4

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随着SFM技术及其应用嘚不断发展，在SFM形貌成像基础上发展起来多种新的特殊SFM技术这些技术利用不同的表面性质，能够很好地区分开在形貌上差别很小或是材料表面上难以检测到的不同组分力调制技术力调制（force modulation）成像是研究表面上不同硬度（刚性）和弹性区域的SFM技术。可以验明

　　1 STM　　1.1 STM工作原理　　扫描隧道显微镜的基本原理是将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极当样品与针尖的距离非常接近(通常小于1nm)時，在外加电场的作用下电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。　　尖锐金属探针的主要作用探针在样品表面扫描利用针尖-樣品间纳米间隙的量子隧道效

1.1 STM工作原理扫描隧道显微镜的基本原理是将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与針尖的距离非常接近(通常小于1nm)时在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极尖锐金属探针的主要作用探针在樣品表面扫描，利用针尖-样品间纳米间隙的量子隧道效应引起隧道电流与间隙大小呈

     原子力显微镜是一种具有原子分辨率的表面形貌、电磁性能分析的重要仪器原子力显微镜探针由于应用范围仅限于原子力显微镜，属于高科技仪器的耗材应用领域不广，全世界的使用量吔不多原子力显微镜探针的分类　　原子力显微镜探针基本都是由MEMS技术加工Si或者Si3N4

　　分析测试百科网讯 2018年12月14日，2018先进功能材料与原子力顯微技术学术研讨会（AFM2 2018）暨2018中国硅酸盐学会微纳技术分会学术年会在南京航空航天大学召开本次会议旨在聚集学术界及工业界信息功能材料、先进能源材料以及原子力显微技术等学科领域的专家学者共同交流、促进合作，深入

　　分析测试百科网讯 近日真空转移原子力顯微镜与扫描电镜联用系统（项目编号：JLU-ZC19131）进行公开招标， 配备如下功能模式：接触式原子力显微镜（AFM）；轻敲式原子力显微镜(DFM)； 开尔文仂显微镜(KFM)；压电响应显微镜（PRM）等；预算金额：444.6万详情如下：　　项目联系人

     利用原子力显微镜对微米级碳纤维表面进行形貌观察和粗糙度分析的方法。实验介绍了一种样品转移制备的方法采用直接定位单根碳纤维方法，采用轻敲模式进行扫描测量。结果表明此种方法操作简单，高效实用能够得到质量较高的碳纤维的表面形貌并分析其粗糙度。 　　

    经过近二十多年的科学技术的发展原子力显微鏡（AFM）已从实验室走向 了市场，从单纯的AFM仪器发展出了系列扫描探针显微镜（SPM）并完善了 它的设计理论。本文就SPM的理论进行了深入的研究和分析对SPM的基本结 构以及每个环节进行了详细的总结，并从SPM的理论出发

斥力模式原子力显微镜（AFM）      微悬臂是原子力显微镜（AFM）关键組成部分之一，通常由一个一般100～500μm长和大约500nm～5μm厚的硅片或氮化硅片制成微悬臂顶端有一个尖锐针尖，用来检测样品－针尖间的相互莋用力对于一般的形貌成像，探针尖连

牛津仪器Cypher VRS视频级成像原子力显微镜　　产品技术特点——牛津仪器AR的原子力显微镜特点主要有：(1)極低的XY方向开环和闭环噪音(8pm和60pm)让Cypher成为不管是溶液中还是空气中最容易实现原子级高分辨率成像的原子力显微镜;(2)SportON全自动的操作和GetStart智能

纳米技術是近年来快速发展的前沿学科领域之一纳米技术正在不断应用到现代科学技术的各个领域,形成了许多与其相关的新兴学科。扫描隧道顯微镜(STM)与原子力显微镜(AFM)等是纳米技术发展的重要基础,也是纳米科技工作者必不可少的研究工具,而且尤以原子力显微镜的需求更大,应用领域哽为广泛本文提出基于AR

    原子力显微镜是显微镜中的一种类型，应用范围十分广泛是一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结構的分析仪器。原子力显微镜三种成像模式　　当原子力显微镜成像模式的针尖与样品表面原子相互作用时通常有几种力同时作用于微懸臂，其中最主要的是范德瓦尔斯力当针尖与样品表面原子

　　AFM原子力显微镜的主要构成可分为五大块：探针、偏移量侦测器、扫描仪、回馈电路及计算机控制系统。 　　AFM原子力显微镜的探针长度只有几微米长一般由悬臂梁及针尖所组成，主要原理是由针尖与测试样片間的原子作用力使悬臂梁产生微细位移，以测得表面结构形状其中常用的距离控制方式为光束偏折技术。

　　 2017年2月1日（美国加州圣巴巴拉）牛津仪器Asylum Research发布业内第一台同时也是唯一的一台全功能的视频级AFM-Cypher VRSCypher VRS同时具有极高的成像速度和极高的成像分辨率，为动力学的AFM观测设萣了新的标杆-扫描线速度可达625Hz能以每秒10帧左右

岛津SPM-8100FM型高分辨原子力显微镜　　产品技术特点——中国AFM市场目前正在走向成熟，成熟市场源于用户的成熟按应用需求采购，追求性价比看中售后服务将是今后AFM市场的指向标。各厂商都会针对应用开发相应的软件和硬件对於岛津而言，紧紧抓住超高分辨和原位测试两个技术基点　　高分辨一直都是

       原子力显微镜的应用范围十分广泛，其适用于生物、高分孓、陶瓷、金属探针的主要作用材料、矿物、皮革等固体材料等的显微结构和纳米结构的观测以及粉末、微球颗粒形状、尺寸及粒径分咘的观测等。原子力显微镜的三种工作模式　　目前原子力显微镜有三种工作模式接触模式、轻敲模

原子力显微镜的最新检测成像技术　　相位成像(Phase Imaging)技术　　相位检测成像是指在轻敲模式扫描过程中通过记录驱动微悬臂周期性振荡的信号与微悬臂响应信号的相位差值,即相位滞后角的变化来对所观察样品表面进行成像的一种新的成像检测技术[4]。它是Tappingmode AFM应用技术的一种

1）接触模式　　在静态模式中静态探针偏轉用做反馈信号。因为静态信号的测试与噪音和偏移成正比低硬度探针用来增强外偏转信号。然而因为探针非常接近于样品的表面，吸引力非常强导致探针切入样品表面因此静态原子力显微镜几乎都用在总使用力为排斥力的情况。结果这种技术经常被叫做“接触模式”。在接触模式中

探针和样品间的力-距离关系是此仪器测量的关键点。当选择不同的初始工作距离时,探针所处的初始状态也是不同的由此可将原子力显微镜的操作模式分为3大类型:接触模式(Contact Mode)、非接触模式(Non-contact Mode)和轻敲模式(Tapping Mode)。图2给出了AFM不同操作模

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