原子力显微镜系统

原子力顯微鏡系統 H10613葉又華H10614蔡依凌使用之特殊注意事項 1.儀器必須自行操作或請儀器負責人代為安排操作者。2.探頭或其他配件折損，應由使用人賠償。3.導電探針原則上需自行準備。4.資料儲存磁片或其他影像輸出用之材料，請使用者自備 5.使用者必須確保試片潔淨。原子力顯微鏡的原理原子力顯微鏡的原理當探針尖端與樣品表面接觸時，依其作用力作用(吸力或斥力)，使得懸臂彎曲，再以一低功率的雷射射在懸臂末端上，再藉由一組感光二極體偵測器量測入射雷射光反射角度的變化，依據變化的角度，使感光二極體上雷射光斑造成變化造成二極體電流改變，由測量電流的變化可得知懸臂彎曲程度，輸入電腦產生樣品表面三維影像。所以不論絕緣體、半導體、導體都一樣可以獲得三維空間影像。原子力顯微鏡的種類原子力顯微鏡的種類n(1)接觸式原子力顯微鏡接觸式原子力顯微鏡n由於是接觸式。探針尖端懸在一低彈性係數的懸臂末端，懸臂的有效彈性係數比樣品原子還低，當探針掃瞄樣品表面時，當原子的距離變近，會彼此產生微弱的吸引力，這些吸引力會不斷增加，直到太靠近時它們的電子雲產生靜電排斥。當原子間的作用力達到平衡約一個化學鍵的長度(幾埃)。當總凡得瓦力變成零，那些原子保持接觸。除了上述的凡得瓦力，在接觸式原子力顯微鏡如周圍環境被薄水層圍繞，會產生毛細管力量發生，為探針與樣品間的吸引力約為10負8牛頓，此力量是探針與樣品間的距離而定。原子力顯微鏡的種類原子力顯微鏡的種類n(2)非接觸式原子力顯微鏡非接觸式原子力顯微鏡n原子顯微鏡懸臂，是以振動的方式量測，當探針尖端靠近樣品表時偵測其共振頻率或振動振幅的變化。此時架設靈敏AC偵測架構俱有小於埃的垂直解析度。由於探針尖端與樣品之間的總力非常小約為(10負2次方牛頓)，所以常用於樣品的材質較軟或彈性較佳的材質且因其是非接觸式所以可以量測 n導體、非導體、半導體。n比較兩者接觸與非接觸的差異:n接觸:如果堅硬樣品表面部份有濃縮的水層，接觸式會穿透液體層，會破壞樣品表面。n非接觸:並不會穿透液體層，所以也不會破壞樣品表面。原子力顯微鏡的種類原子力顯微鏡的種類n(3)間歇接觸式原子力顯微鏡間歇接觸式原子力顯微鏡n間歇接觸原子顯微鏡相似非接觸式原子力顯微鏡，由於探針較非接觸式接近樣品，有時探針尖端會輕打擊樣品表面。其原理當間歇接觸原子顯微鏡懸臂的振動振幅的變化反映，也就是振動振幅的形狀相當探針尖端到表面距離，且相較非接觸式原子力顯微鏡的優點，它可量取樣品表面起伏較大的掃瞄影像。原子力顯微的應用n原子力顯微鏡之用途相當廣泛，包括：利用探針量測物表面及在微表面雕刻。精密儀器中心利用原子力顯微鏡探針在氧化矽表面所得到的清大材料系徽，其氧化層高度為3nm，最小線寬為50nm。運用原子力顯微鏡探針在樣品表面.雕刻.量測表面形狀 結論n原子力顯微鏡微影開啟了一個全新的微影技術，提供以幫助現代科技朝向奈米世界發展。未來原子力顯微鏡微影勢必成為一個被廣泛應用的工具。原子力顯微鏡的解析度很高，且不必在真空下操作，就能得到較高的倍率，應用在生物分子、細胞的觀察的應用，必定有蓬勃發展。未來使原子力顯微鏡結合光學顯微鏡，使其探針位置偵測加強，提升原子力顯微鏡發展的潛力。n END