AFM-Tests und Fallstudien
Das Rasterkraftmikroskop (AFM) nutzt einen Mikroausleger, um die Kräfte zwischen den Atomen der Zielsonde auf dem Ausleger zu erfassen und zu verstärken und so eine Erkennung mit atomarer Auflösung zu erreichen. Das Rasterkraftmikroskop ist ein analytisches Instrument, das zur Untersuchung der Oberflächenstruktur fester Materialien, einschließlich Isolatoren, verwendet werden kann, um die Oberflächenstruktur und -eigenschaften von Substanzen zu untersuchen und Informationen zur Oberflächenstruktur mit einer Auflösung im Nanomaßstab zu erhalten.
Die Schlüsselkomponente der Rasterkraftmikroskopie (AFM) ist ein Mikroausleger mit einer spitzen Sonde am Kopf zum Scannen der Probenoberfläche. Dieser Cantilever-Typ hat eine Größe von zehn bis Hunderten von Mikrometern und besteht normalerweise aus Silizium oder Siliziumnitrid. Auf der Oberseite befindet sich eine Sonde, deren Krümmungsradius im Nanometerbereich liegt. Beim Scannen in konstanter Höhe besteht die Gefahr, dass die Sonde mit der Oberfläche kollidiert und Schäden verursacht. Daher wird es normalerweise durch Feedbacksysteme aufrechterhalten.
Grundprinzip: Mit winzigen Sonden die Oberfläche der Probe „erforschen“, um Informationen zu gewinnen
Die Rasterkraftmikroskopie nutzt die Beziehung zwischen den Atomkräften zwischen der Sonde und der Probe, um die Oberflächenmorphologie der Probe zu bestimmen. Bei der Rasterkraftmikroskopie (AFM) ist ein Ende eines Mikroauslegers fixiert und das andere Ende hat eine winzige Nadelspitze. Die Länge des Mikrocantilevers liegt normalerweise zwischen einigen Mikrometern und mehreren zehn Mikrometern, und der Durchmesser der Nadelspitze liegt normalerweise zwischen einigen Nanometern und mehreren zehn Nanometern. Beim AFM-Betrieb berührt die Nadelspitze leicht die Oberfläche der Probe, und die Wechselwirkungskraft zwischen der Spitze und der Probe kann zu Verformungen oder Vibrationen des Mikroauslegers führen. Diese Wechselwirkungskraft kann eine Van-der-Waals-Kraft, eine elektrostatische Kraft, eine Magnetkraft usw. sein. Durch die Erfassung der Verformung oder Vibration des Mikroauslegers können Rückschlüsse auf die Morphologie und die physikalischen Eigenschaften der Probenoberfläche gezogen werden.
AFM hat ein breites Anwendungsspektrum und kann zur Untersuchung der Oberflächenmorphologie und physikalischen Eigenschaften verschiedener Materialien und Proben wie Metalle, Halbleiter, Keramik, Polymere, Biomoleküle usw. verwendet werden. Darüber hinaus kann AFM auch für die Nanomanipulation wie Nanofabrikation, Nanoassemblierung usw. verwendet werden.
