원자력 현미경과 그 응용

원자력 현미경과 그 응용

원자력 현미경은 주사형 터널링 현미경의 기본 원리를 바탕으로 개발된 주사형 탐침 현미경입니다. 원자력현미경의 출현은 의심할 여지 없이 나노기술의 발전에 주도적인 역할을 했습니다. 원자간력현미경으로 대표되는 주사탐침현미경(Scanning Probe Microscopy)은 작은 탐침을 사용하여 시료의 표면을 스캔하여 고배율 관찰을 제공하는 일련의 현미경이다. 원자력 현미경 스캐닝은 다양한 유형의 샘플에 대한 표면 상태 정보를 제공할 수 있습니다. 기존 현미경과 비교하여 원자력 현미경의 장점은 대기 조건에서 고배율로 샘플 표면을 관찰할 수 있고 다른 샘플 준비 처리 없이 거의 모든 샘플(표면 매끄러움에 대한 특정 요구 사항 포함)에 사용되어 샘플 표면의 3{4}}차원 형태 이미지를 얻을 수 있다는 것입니다. 그리고 스캔을 통해 얻은 3차원 형태 이미지에 대해 거칠기 계산, 두께, 단차 폭, 블록 다이어그램 또는 입자 크기 분석을 수행할 수 있습니다.
원자력현미경은 많은 시료를 검출할 수 있고, 기존의 스캐닝 표면 거칠기 측정기와 전자현미경으로는 제공할 수 없는 표면 연구, 생산 제어 또는 공정 개발을 위한 데이터를 제공할 수 있습니다.

1, 기본 원칙
원자힘 현미경은 시료 표면과 미세한 탐침 끝 사이의 상호 작용력(원자력)을 사용하여 표면 형태를 측정합니다.
프로브 팁은 작고 유연한 캔틸레버 위에 있으며 프로브가 샘플 표면에 접촉할 때 생성되는 상호 작용은 캔틸레버 편향의 형태로 감지됩니다. 샘플 표면과 프로브 사이의 거리는 3-4nm 미만이며, 둘 사이에서 감지되는 힘은 10-8N 미만입니다. 레이저 다이오드의 빛은 캔틸레버 뒷면에 집중됩니다. 캔틸레버가 힘의 작용으로 구부러지면 반사된 빛이 편향되고 위치 감지 광검출기가 각도를 편향시키는 데 사용됩니다. 그런 다음 수집된 데이터는 컴퓨터로 처리되어 샘플 표면의 3차원 이미지를 얻습니다.

완전한 캔틸레버 프로브를 압전 스캐너로 제어되는 샘플 표면에 배치하고 수평 정확도에서 0.1 nm 이하의 단계 폭으로 세 방향으로 스캔합니다. 일반적으로 샘플 표면을 자세히 스캔할 때(XY축) 캔틸레버의 변위 피드백에 의해 제어되는 Z-축은 고정되어 변경되지 않습니다. 스캐닝 반응에 대한 피드백을 제공하는 Z-축 값은 처리를 위해 컴퓨터에 입력되어 샘플 표면의 관찰 이미지(3D 이미지)가 생성됩니다.