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原子力顯微鏡探針的優缺點

AFM探針基本上是通過用MEMS技術加工Si或Si3N4來制備的。探針針尖的半徑壹般為10到幾十nm。微懸臂梁通常由矽片或氮化矽制成,長度為100~500μm,厚度約為500 nm ~ 5微米..典型的矽微懸臂梁大約100μm長,10μm寬,幾微米厚。

不同應用領域的顯微鏡都是利用探針與樣品之間不同的相互作用力發展起來的,如AFM(範德馬納)、靜電力顯微鏡EFM(靜電力)、磁力顯微鏡MFM(靜磁力)、側向力顯微鏡LFM(探針側向偏轉力),所以不同種類的顯微鏡都有相應的探針。

原子力顯微鏡的探針主要有以下幾種:

(1),非接觸/輕敲模式針尖和接觸模式探頭:最常用的產品,分辨率高,平均使用壽命。探頭在使用過程中不斷磨損,分辨率容易降低。主要用途和表面形貌觀察。

(2)導電探針:是在普通探針上鍍上10-50 nm厚度的Pt(和其他金屬以提高鍍層的結合力,如Cr、Ti、Pt、Ir)而得到的。導電探針用於EFM、KFC、SCM等。導電探頭的分辨率比輕敲接觸方式差,使用時導電塗層容易脫落,難以長時間保持導電性。導電針尖新產品包括碳納米管針尖、金剛石塗層針尖、全金剛石針尖和全金屬絲針尖。這些新技術克服了普通導電針尖壽命短、分辨率低的缺點。

(3)磁探針:在MFM使用,是在普通的分接和接觸探針上鍍上鈷、鐵等鐵磁層制成。分辨率比普通探頭差,使用過程中導電塗層容易脫落。

(4)大縱橫比探針:大縱橫比探針是專門為測量深槽和接近垂直的側面而設計和生產的。特點:不常用產品,分辨率高,平均使用壽命。技術參數:針尖高度>;9 μm;長寬比為5:1;針尖半徑

(5)類金剛石碳AFM探針/全金剛石探針:壹是在矽探針的針尖上加壹層類金剛石碳膜,二是制備全金剛石材料(很貴)。這兩種金剛石碳探針都有很強的耐用性,減少了針尖的磨損,增加了使用壽命。

還有生物探針(分子功能化)、力調制探針、壓痕探針。