制造*理想的原子力显微镜探针可鉯为样本分析提供无限的选择也大大提高了分辨率。德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的一个研究小组已经开发出一种新技术,该技术使鼡基于双光子聚合的3D直接激光写入来制造定制的AFM探针
基于双光子聚合的3D激光直接写入方法适用于创建自定义设计的探针。(a)在悬臂梁仩使用双光子聚合打印的示意图这张插图显示的是探针扫描的电子显微镜图像
原子力显微镜(AFM)使科学家能够在原子水平上研究表面。該技术是基于一个基本的概念那就是使用悬臂上的一个探针来“感受”样本的形态。实际上人们使用原子力显微镜(AFM)已经超过三十姩了。用户能够很容易的在他们的实验中使用传统的微机械探针但为用户提供标准尺寸的探针并不是厂家提供服务的*方式。
一般来说科学家们需要的是拥有独特设计的探针――无论是非常长的探针,亦或是拥有特殊形状、可以很容易探到深槽底部的探针等不过,虽然微加工可用于制造非标准探头但是价格非常昂贵。
如今德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的一个研究小组,已经开发出一种新技术该技術使用基于双光子聚合的3D直接激光写入来制造定制的AFM探针。这项研究的结果将刊登在AIP出版的《AppliedPhysicsLetters》杂志封面上
双光子聚合是一种3D打印技术,它可以实现具有出色分辨率的构建效果这种工艺使用一种强心红外飞秒激光脉冲来激发可用紫外线光固化的光阻剂材料。这种材料可促进双光子吸附从而引发聚合反应。在这种方式中自由设计的组件可以在预计的地方被*的3D打印,包括像悬臂上的AFM探针这样微小的物体
据该团队介绍,小探针的半径已经小到25纳米了这大约是人类一根头发宽度的三千分之一。任意形状的探针都可以在传统的微机械悬臂梁上使用
除此之外,长时间的扫描测量揭示了探针的低磨损率表明了AFM探针的可靠性。“我们同样能够证明探头的共振光谱可通过在悬臂上的加强结构调整为多频率的应用”H?lscher说。
制造*理想的原子力显微镜探针可以为样本分析提供无限的选择也大大提高了分辨率。
纳米技术的专家现在能够在未来的应用程序中使用双光子聚合反应“我们期望扫描探针领域的其他工作组能够尽快利用我们的方法,”H?lscher說“它甚至可能成为一个互联网业务,你能通过网络来设计和订购AFM探针”
H?Lscher补充说,研究人员将继续改善他们的方法并将其应用于其他研究项目,比如光学和光子学仿生等
分析原子间力有哪些种类哪些對于原子力显微镜有
原子间力包括:离子键、共价键、排斥力、金属探针温度计黏附力、范德华力
仑力形成粒子之间吸引构成离子晶体结構;
共价键是两个原子的电子云相互重叠形成吸引力,并且在几个埃内有较
排斥力来自库仑排斥力和泡利不相容原理形成的排斥力;
金属探针温度计黏附力来自自由共价电子形成的较强的金属探针温度计键
范德华力,其作用力较强存在于各种原子和分子之间,有效距离為几
原子力显微镜中扫描探针和样品之间存在多种相互作用力例如范德华力、库仑
四探针法是材料学及半导体行业电学表征较常用的方法,其原理简单能消除
触电阻影响,具有较高的测试精度由厚块原理和薄层原理推导出计算公式,并
度、辿缘效应和测试温度的修正即可得到精确测量值据测试结构不同,四
分为直线形、方形、范德堡和改进四探针法其中直线四探针法最为常
针多用于微区电阻测量。
四探针法是材料学及半导体行业电学表征的常用方法随着微电子器件尺度
减小,新型纳米材料研究不断深入
须将探针间距控制到亚微米及其以下范畴
得更高的空间分辨率和表面灵敏度近年来研究人员借助显微技术开发出
点探针测试系统,即整体式微观四点探针和独立㈣点扫描隧道显微镜
现代微加工技术的发展当前探针间距已缩小到儿十纳米范围。本
探针技术近年来的研究进展
主要包括测试理论、系統结构与
述了涉及探针制备的方法、技术及所面临问题并展望了
微观四点探针研究的发展方
向,并给出了一?些具体建议
半导体表面電学特性微观四点探针测
子力显微镜的快速扫描技术?
与其他表面分析技术相比原子力显微镜具有一些独特的优点。它可以实时
具有原孓力分辨级的样品表面三维图像并旦可在真空、大气、液体等多种
作,并不需要特殊的样品制备技术然而就原子力显微镜仪器本身来說
敲模式下扫描速度较慢,限制了
对动态过程的观测能力这
镜在生物等其他领域的发展。
在进行样品成像时轻敲模式下
的扫描速度常瑺只有每秒几
米。在这一?速度下对一个像素为
的图像成像需要几分钟。在不
在轻敲模式下的成像速度在研究生物表面
应用中非常重偠。在轻敲模式下多种因素制约着
要动态地调节探针样品间的距离,另一方面要使探针在谐
振频率下维持高频机械振
成像速度的因素主偠有:
在使用轻敲模式下原子力显微镜对样品进
随系统而变化这些参数的设置会影响
等都对扫描速度有很大影