주사탐침현미경의 원리와 구조
주사 프로브 현미경의 기본 작동 원리는 프로브와 샘플의 표면 원자 및 분자 간의 상호 작용, 즉 프로브와 샘플 표면이 나노 스케일에 가까워질 때 형성되는 다양한 상호 작용의 물리적 필드를 사용하는 것이며, 해당 물리량 샘플 표면 형태를 감지하여 얻습니다. 스캐닝 프로브 현미경은 주로 프로브, 스캐너, 변위 센서, 컨트롤러, 감지 시스템 및 이미지 시스템의 다섯 부분으로 구성됩니다.
컨트롤러는 스캐너를 통해 샘플을 수직 방향으로 이동시켜 프로브와 샘플 사이의 거리(또는 상호 작용의 물리적 양)가 고정된 값에서 안정화되도록 합니다. 동시에 프로브가 스캐닝을 따르도록 샘플이 xy 수평면에서 이동합니다. 경로가 샘플 표면을 스캔합니다. 스캐닝 프로브 현미경에서 프로브와 샘플 사이의 거리가 안정되면 검출 시스템은 프로브와 샘플 간의 상호 작용의 관련 물리량 신호를 감지합니다. 상호 작용의 물리적 양이 안정되면 수직 방향을 통해 변위 센서에 의해 감지됩니다. 프로브와 샘플 사이의 거리. 영상 시스템은 검출 신호(또는 탐침과 시료 사이의 거리)에 따라 시료 표면에 이미징 등의 영상 처리를 수행한다.
스캐닝 탐침 현미경은 탐침과 샘플 사이의 서로 다른 물리적 상호 작용 필드에 따라 여러 종류의 현미경으로 나뉩니다. 그 중 주사터널링현미경(STM)과 원자간력현미경(AFM)은 보다 일반적으로 사용되는 두 가지 유형의 주사탐침현미경이다. 주사터널링현미경은 탐침과 피검체 사이의 터널전류의 크기를 감지하여 시료의 표면 구조를 감지한다. 원자력현미경은 팁과 시료(인력 또는 반발력이 있을 수 있음) 사이의 상호 작용력으로 인해 발생하는 마이크로 캔틸레버의 변형을 광전 변위 센서로 감지하여 시료의 표면을 감지합니다.
스캐닝 프로브 현미경의 특징
주사탐침현미경은 전계이온현미경과 고해상도 투과전자현미경에 이어 원자규모로 물질의 구조를 관찰하는 세 번째 현미경이다. 주사 터널링 현미경(STM)을 예로 들면 측면 해상도는 0.1~0.2nm이고 수직 깊이 해상도는 0.01nm입니다. 이러한 해상도는 샘플 표면에 분포된 단일 원자 또는 분자를 명확하게 관찰할 수 있습니다. 동시에 스캐닝 프로브 현미경은 공기, 기타 기체 또는 액체 환경에서 관찰 연구를 수행할 수도 있습니다.
스캐닝 프로브 현미경은 원자 분해능, 원자 수송 및 나노 마이크로 프로세싱의 특성을 가지고 있습니다. 그러나 다양한 주사현미경의 세부적인 작동 원리가 다르기 때문에 이들에 의해 얻어진 결과가 반영하는 시료 표면의 정보는 매우 다르다. 주사 터널링 현미경은 원자 수준의 분해능을 갖지만 여전히 샘플의 실제 구조를 얻을 수 없는 샘플 표면의 전자 스테이션 분포 정보를 측정합니다. 원자현미경은 원자간 상호작용 정보를 감지하므로 시료 표면의 원자 분포 배열 정보, 즉 시료의 실제 구조를 알 수 있다. 그러나 반면 원자력현미경은 이론과 비교할 수 있는 전자 상태 정보를 측정할 수 없기 때문에 둘은 나름의 장단점이 있다.
