스캐닝 프로브 현미경의 원리와 구조
스캐닝 프로브 현미경의 기본 작동 원리는 프로브와 시료 표면의 원자 분자 사이의 상호 작용, 즉 프로브와 시료 표면이 나노 크기에 접근할 때 다양한 상호 작용에 의해 형성되는 물리적 장을 활용하고 해당 물리량을 감지하여 시료의 표면 형태를 얻는 것입니다. 스캐닝 프로브 현미경은 프로브, 스캐너, 변위 센서, 컨트롤러, 감지 시스템 및 이미징 시스템의 다섯 부분으로 구성됩니다.
컨트롤러는 스캐너를 사용하여 샘플을 수직 방향으로 이동시켜 프로브와 샘플 사이의 거리(또는 상호 작용의 물리적 양)를 고정된 값으로 안정화합니다. 프로브가 스캐닝 경로를 따라 샘플 표면을 스캔할 수 있도록 x-y 수평면에서 샘플을 동시에 이동합니다. 스캐닝 프로브 현미경은 프로브와 샘플 사이의 안정적인 거리를 유지하면서 검출 시스템에서 프로브와 샘플 사이의 상호 작용에 대한 관련 물리량 신호를 감지합니다. 물리량의 안정적인 상호작용의 경우 프로브와 시료 사이의 거리가 변위 센서에 의해 수직 방향으로 감지됩니다. 이미징 시스템은 감지 신호(또는 프로브와 샘플 사이의 거리)를 기반으로 샘플 표면에 대한 이미지 처리를 수행합니다.
스캐닝 프로브 현미경은 사용된 프로브와 샘플 사이의 다양한 물리적 상호 작용 필드를 기반으로 다양한 일련의 현미경으로 나뉩니다. 주사 터널링 현미경(STM)과 원자력 현미경(AFM)은 일반적으로 사용되는 두 가지 유형의 주사 탐침 현미경입니다. 주사형 터널링 현미경은 프로브와 테스트 대상 샘플 사이의 터널링 전류 크기를 측정하여 샘플의 표면 구조를 감지합니다. 원자력 현미경 검사법은 광전 변위 센서를 사용하여 바늘 끝과 시료(인력 또는 반발력일 수 있음) 사이의 상호 작용력으로 인한 미세 캔틸레버 변형을 감지하여 시료 표면을 감지합니다.
