原子力显微镜的电模式

电力显微镜

EFM使导电AFM尖端振荡以感测电力梯度。通常,这一过程分两次完成——一次以标准动态模式测量地形,第二次“提升”记录剖面上方的设定量以测量电场强度。利用相位信号,创建电场梯度图。

提升模式下EFM操作示意图
EFM在提升模式下的操作示意图,第二次通过位于表面上方的规定高度,以感应电场强度

开尔文探针力显微镜

与EFM一样,KFM也是一种需要导电探针的振荡技术。开尔文探针力显微镜(KFM)模式测量表面的功函数。它也被称为表面电位显微镜。

该模式可作为提升技术(双通道)或单通道方法完成。单通法被称为高清KFM(HD KFM),为测量表面电位提供了更高的灵敏度和更高的空间分辨率。HD KFM需要第二个锁定放大器,如下所示。因为单程不需要尖端“提升”到表面以上,所以电信号的分辨率更高,并提供额外的分辨率。

单道开尔文探针显微镜示意图
单道开尔文探针显微镜

导电原子力显微镜

导电AFM或扫描扩散电阻(SSR)用于通过导电AFM尖端对接触模式下的材料成像。通过对针尖(或样品)施加偏压,测量从一个针尖到另一个针尖的电流,并获得电导率(或电阻率)图。

导电模式AFM测量针尖和样品之间的电流
导电模式AFM测量针尖和样品之间的电流

压电响应力显微镜

压电响应力显微镜(PFM)模式是一种接触模式技术,用于映射压电畴。PFM使用逆压电效应,通过施加电压来使用材料中产生的变形来映射表面的压电特性。这种方法需要一个导电探针和一个外加的交流信号。振幅和相位信号用于测量压电方向。

压电响应力显微镜示意图
压电响应力显微镜示意图
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