스캐닝 프로브 현미경의 원리와 구조
스캐닝 프로브 현미경의 기본 작동 원리는 프로브와 샘플 표면의 원자 및 분자 사이의 상호 작용을 사용하는 것입니다. 즉, 프로브와 샘플 표면이 나노미터 규모에 가까울 때 다양한 상호 작용의 물리적 필드가 형성되고, 해당 물리량을 측정하여 샘플의 표면 형태를 얻습니다. 스캐닝 프로브 현미경은 프로브, 스캐너, 변위 센서, 컨트롤러, 감지 시스템 및 이미지 시스템으로 구성됩니다.
컨트롤러는 스캐너를 통해 샘플을 수직 방향으로 이동시켜 프로브와 샘플 사이의 거리(또는 상호 작용의 물리량)를 고정된 값으로 안정화시키며; 동시에 xy 수평 평면에서 샘플을 이동하여 프로브가 스캐닝 경로를 따라 샘플 표면을 스캔하도록 합니다. 스캐닝 프로브 현미경은 프로브와 샘플 사이의 거리가 안정적일 때 프로브와 샘플 사이의 상호 작용에 대한 관련 물리량 신호를 감지합니다. 안정적인 상호작용 물리량이 있는 조건에서 프로브와 샘플 사이의 거리가 수직 변위 센서에 의해 감지됩니다. 이미지 시스템은 감지 신호(또는 프로브와 샘플 사이의 거리)를 기반으로 샘플 표면에 대한 이미지 처리를 수행합니다.
프로브와 샘플 사이의 상호 작용의 다양한 물리적 필드에 따라 스캐닝 프로브 현미경은 다양한 일련의 현미경으로 나뉩니다. 그 중 STM(Scanning Tunneling Microscopy)과 AFM(Atomic Force Microscopy)이 일반적으로 사용되는 주사 탐침 현미경입니다. 주사형 터널링 현미경은 프로브와 측정 시료 사이의 터널 전류를 감지하여 시료의 표면 구조를 감지합니다. 원자간력 현미경은 팁과 시료(인력 또는 반발력일 수 있음) 사이의 상호 작용력으로 인해 발생하는 미세 캔틸레버 변형을 광전 변위 센서를 통해 감지하여 시료의 표면을 감지합니다.
