주사 프로브 현미경 란 무엇입니까?

주사 프로브 현미경은 원자 규모를 포함하여 매우 세부적인 3 차원 표면 이미지를 생성하는 여러 현미경 중 하나입니다. 사용 된 현미경 기술에 따라, 이들 현미경 중 일부는 전류, 전도도 및 자기장을 포함한 재료의 물리적 특성을 측정 할 수있다. 스캐닝 터널 현미경 (STM)이라고하는 첫 번째 스캐닝 프로브 현미경은 1980 년대 초에 발명되었다. STM의 발명가들은 몇 년 후 노벨 물리학상을 수상했습니다. 그 이후로, 동일한 기본 원리에 근거한 몇 가지 다른 기술이 발명되었습니다.

모든 스캐닝 프로브 현미경 기술에는 데이터가 스캔에서 디지털로 획득되므로 재료 표면의 작고 날카로운 팁 스캐닝이 포함됩니다. 스캐닝 프로브의 끝은 정확한 이미지를 생성하기 위해 스캔되는 표면의 특징보다 작아야합니다. 이 팁은 며칠마다 교체해야합니다. 그들은 보통 마운트입니다캔틸레버와 많은 SPM 기술에서 캔틸레버의 움직임은 표면의 높이를 결정하기 위해 측정됩니다.

스캐닝 터널 현미경에서

스캐닝 팁과 이미지화되는 표면 사이에 전류가 적용됩니다. 이 전류는 팁의 높이를 조정하여 일정하게 유지하여 표면의 지형 이미지를 생성합니다. 대안 적으로, 표면의 높이를 결정하기 위해 변화하는 전류가 측정되는 동안 팁의 높이는 일정하게 유지 될 수있다. 이 방법은 전류를 사용하기 때문에 도체 또는 반도체 인 재료에만 적용됩니다.

몇 가지 유형의 주사 프로브 현미경은 원자력 현미경 (AFM)의 범주에 속합니다. 스캐닝 터널 현미경과 달리 AFM은 전도도에 관계없이 모든 유형의 재료에 사용할 수 있습니다. 모든 유형의 AFM은 일부 간접 측정 맨을 사용합니다스캐닝 팁과 표면 사이의 힘의 t는 이미지를 생성합니다. 이것은 일반적으로 캔틸레버 편향의 측정을 통해 달성됩니다. 다양한 유형의 원자력 현미경에는 접촉 AFM, 비접촉 AFM 및 간헐적 접촉 AFM이 포함됩니다. 몇 가지 고려 사항은 재료의 민감도와 스캔 할 샘플의 크기를 포함하여 특정 응용 분야에 가장 적합한 유형의 원자력 현미경을 결정합니다.

원자력 현미경의 기본 유형에 몇 가지 변형이 있습니다. 측면 힘 현미경 (LFM)은 표면 마찰을 매핑하는 데 유용한 스캐닝 팁의 비틀림 력을 측정합니다. 스캐닝 커패시턴스 현미경은 AFM 지형 이미지를 동시에 생성하는 동시에 샘플의 커패시턴스를 측정하는 데 사용됩니다. 전도성 원자력 현미경 (C-AFM)은 STM과 같은 전도성 팁을 사용하여 AFM 지형 이미지와 전류의 맵을 생성합니다. 힘 조절 현미경(FMM)는 재료의 탄성 특성을 측정하는 데 사용됩니다.

다른 스캐닝 프로브 현미경 기술은 또한 3 차원 표면 이외의 특성을 측정하기 위해 존재합니다. 정전기성 현미경 (EFM)은 표면의 전하를 측정하는 데 사용됩니다. 이들은 때때로 마이크로 프로세서 칩을 테스트하는 데 사용됩니다. 스캐닝 열 현미경 (STHM)은 열 전도도에 대한 데이터를 수집하고 표면의 지형을 매핑합니다. 자기 력 현미경 (MFM) 지형과 함께 표면의 자기장을 측정합니다.