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AFM

（原子力顯微鏡）

AFM全稱Atomic Force Microscope，即原子力顯微鏡，它是繼掃描隧道顯微鏡（Scanning Tunneling Microscope）之後發明的一種具有原子級高分辨的新型儀器，可以在大氣和液體環境下對各種材料和樣品進行納米區域的物理性質包括形貌進行探測，或者直接進行納米操縱；現已廣泛應用於半導體、納米功能材料、生物、化工、食品、醫藥研究和科研院所各種納米相關學科的研究實驗等領域中，成為納米科學研究的基本工具。

中文名: 原子力顯微鏡
外文名: Atomic Force Microscope
應用領域: 半導體、納米功能材料等領域
性質: 原子級高分辨的新型儀器

功能: 在大氣和液體環境下對樣品進行納米區域的物理性質進行探測
業務範圍: 半導體、納米功能材料、生物、化工、食品、醫藥等
簡稱: AFM

AFM基本簡介

AFM是由G.Binning在STM的基礎上於1986年發明的表面觀測儀器。

AFM=Atomic Force Microscope（原子力顯微鏡）。原子力顯微鏡與掃描隧道顯微鏡相比，由於能觀測非導電樣品，因此具有更為廣泛的適用性。當前在科學研究和工業界廣泛使用的掃描力顯微鏡（Scanning Force Microscope），其基礎就是原子力顯微鏡。

AFM原理

當原子間距離減小到一定程度以後，原子間的作用力將迅速上升。因此，由顯微探針受力的大小就可以直接換算出樣品表面的高度，從而獲得樣品表面形貌的信息。

AFM分類

(1) 接觸式﹕利用探針和待測物表面之原子力交互作用(一定要接觸)，此作用力(原子間的排斥力)很小，但由於接觸面積很小，因此過大的作用力仍會損壞樣品，尤其對軟性材質，不過較大的作用力可得較佳分辨率，所以選擇較適當的作用力便十分的重要。由於排斥力對距離非常敏感，所以較易得到原子分辨率。

(2) 非接觸式﹕為了解決接觸式之AFM 可能破壞樣品的缺點，便有非接觸式之AFM 被髮展出來，這是利用原子間的長距離吸引力來運作，由於探針和樣品沒有接觸，因此樣品沒有被破壞的問題，不過此力對距離的變化非常小，所以必須使用調變技術來增加訊號對噪聲比。在空氣中由於樣品表面水模的影響，其分辨率一般只有55nm，而在超高真空中可得原子分辨率。

(3) 輕敲式﹕將非接觸式AFM 改良，將探針和樣品表面距離拉近，增大振幅，使探針再振盪至波谷時接觸樣品由於樣品的表面高低起伏，使的振幅改變，再利用接觸式的回饋控制方式，便能取得高度影像。分辨率介於接觸式和非接觸式之間，破壞樣品之機率大為降低，且不受橫向力的干擾。不過對很硬的樣品而言，針尖仍可能受損。

AFM優點

原子力顯微鏡的出現無疑為納米科技的發展起到了推動作用。以原子力顯微鏡為代表的掃描探針顯微鏡是利用一種小探針在樣品表面上掃描，從而提供高放大倍率觀察的一系列顯微鏡的總稱。原子力顯微鏡掃描能提供各種類型樣品的表面狀態信息。與常規顯微鏡比較，原子力顯微鏡的優點是在大氣條件下，以高倍率觀察樣品表面，可用於幾乎所有樣品（對錶面光潔度有一定要求），而不需要進行其他制樣處理，就可以得到樣品表面的三維形貌圖象。並可對掃描所得的三維形貌圖象進行粗糙度計算、厚度、步寬、方框圖或顆粒度分析。具體如下：

1．高分辨力能力遠遠超過掃描電子顯微鏡（SEM），以及光學粗糙度儀。樣品表面的三維數據滿足了研究、生產、質量檢驗越來越微觀化的要求。