原子力显微镜概述

图1. Binnig，Quate和Gerber论文的个原子力显微镜系统的实验装置（Phys.Rev.Lett.56,930（1986））。

尽管扫描隧道显微镜取得了巨大的成功，但显然STM具有根本的缺点-使用STM只能研究涂覆有导电层或导电层的样品。

由于Binnig [ 1 ] 发明了原子力显微镜，克服了这一缺点。他是个猜想的人，在与样品表面相互作用的情况下，带有尖锐的宏观悬臂可以被原子力弯曲到足够大的量，可以用常规设备进行测量。在个实施例中，使用STM测量位移（见图1）[ 2 ]。

图2.“原子力显微镜”（US RE37,299）的原子力显微镜示意图。

对于悬臂弯曲的对准，使用了许多方法，但是目前用和广泛使用的是Amer和Meyer发明的方法（见图2）[ 3 ]。根据他们的说法，原子力显微镜包括安装在微机械悬臂上的。当扫描要检查的表面时，与样品表面之间的原子间力会引起的位移和悬臂的相应弯曲。

激光束传输到悬臂并从悬臂反射以测量悬臂的方向。反射的激光束由位置敏感检测器（是Bicell）检测。Bicell的输出提供给计算机，用于处理数据，以提供具有原子分辨率的表面拓扑图像。

当前使用的位置敏感检测器为四部分，不仅可以测量纵向弯曲，还可以测量扭转弯曲。

悬臂不仅可以在样品表面相互作用下的直接接触力弯曲，还可以通过范德华力，磁，电等远距离力弯曲。悬臂可以在扫描时振动，这是Binnig提出的[ 1 ]。 。振动可直接使与样品表面接触，而在振动下不会接触表面，而在振动下会间歇接触（半接触）。扫描可以多次通过，每一次通过可以提供有关被调查样品的更多信息。

所有这些能力都会产生许多SFM操作的技术和模式。下面我们将考虑各种直流和交流接触，半接触，非接触和多次通过技术和模式

References

1. US Pat. 4724318.

2. Phys.Rev.Lett.56,1986,930-933.

3. US Pat. RE37,299 (Reissued Pat. No. 5,144,833).