Kính hiển vi đầu dò quét là gì?

Một kính hiển vi đầu dò quét là bất kỳ trong số một số kính hiển vi tạo ra hình ảnh bề mặt ba chiều với chi tiết rất cao, bao gồm cả thang đo nguyên tử.Tùy thuộc vào kỹ thuật kính hiển vi được sử dụng, một số trong các kính hiển vi này cũng có thể đo các tính chất vật lý của vật liệu, bao gồm dòng điện, độ dẫn điện và từ trường.Kính hiển vi đầu dò quét đầu tiên, được gọi là kính hiển vi đường hầm quét

(STM), được phát minh vào đầu những năm 1980.Các nhà phát minh của STM đã giành giải thưởng Nobel về vật lý vài năm sau đó.Kể từ thời điểm đó, một số kỹ thuật khác, được thành lập theo cùng một nguyên tắc cơ bản, đã được phát minh. Tất cả các kỹ thuật kính hiển vi đầu dò quét liên quan đến việc quét bề mặt nhỏ, sắc nét của vật liệu, vì dữ liệu được thu thập kỹ thuật số từ quá trình quét.Đầu của đầu dò quét phải nhỏ hơn các tính năng trên bề mặt được quét, để tạo ra một hình ảnh chính xác.Những lời khuyên này phải được thay thế cứ sau vài ngày.Chúng thường được gắn trên đúc hẫng và trong nhiều kỹ thuật SPM, chuyển động của đúc hẫng được đo để xác định chiều cao của bề mặt. Trong kính hiển vi quét đường hầm, dòng điện được áp dụng giữa đầu quét và bề mặt được chụp.Dòng điện này được giữ không đổi bằng cách điều chỉnh chiều cao của đầu, do đó tạo ra một hình ảnh địa hình của bề mặt.Ngoài ra, chiều cao của đầu có thể được giữ không đổi trong khi dòng điện thay đổi được đo để xác định chiều cao của bề mặt.Vì phương pháp này sử dụng dòng điện, nó chỉ áp dụng cho các vật liệu là dây dẫn hoặc chất bán dẫn.Không giống như kính hiển vi đường hầm quét, AFM có thể được sử dụng trên tất cả các loại vật liệu, bất kể độ dẫn của chúng.Tất cả các loại AFM sử dụng một số phép đo gián tiếp của lực giữa đầu quét và bề mặt để tạo ra hình ảnh.Điều này thường đạt được thông qua một phép đo độ lệch của đúc hẫng.Các loại kính hiển vi lực nguyên tử khác nhau bao gồm AFM tiếp xúc, AFM không tiếp xúc và AFM tiếp xúc không liên tục.Một số cân nhắc xác định loại kính hiển vi lực nguyên tử nào là tốt nhất cho một ứng dụng cụ thể, bao gồm độ nhạy của vật liệu và kích thước của mẫu được quét. Có một vài biến thể về các loại kính hiển vi lực nguyên tử cơ bản.Kính hiển vi lực bên (LFM) đo lực xoắn trên đầu quét, rất hữu ích cho việc ánh xạ ma sát bề mặt.Kính hiển vi điện dung quét được sử dụng để đo điện dung của mẫu đồng thời tạo ra hình ảnh địa hình AFM.Kính hiển vi lực nguyên tử dẫn điện (C-AFM) sử dụng một đầu dẫn điện nhiều như STM, do đó tạo ra một hình ảnh địa hình AFM và bản đồ của dòng điện.Kính hiển vi điều chế lực (FMM) được sử dụng để đo các đặc tính đàn hồi vật liệu. Các kỹ thuật kính hiển vi đầu dò quét khác cũng tồn tại để đo các tính chất khác với bề mặt ba chiều.Kính hiển vi lực tĩnh điện (EFM) được sử dụng để đo điện tích trên bề mặt.Chúng đôi khi được sử dụng để kiểm tra chip vi xử lý.Quét kính hiển vi nhiệt (STHM) thu thập dữ liệu về độ dẫn nhiệt cũng như ánh xạ địa hình của bề mặt.Kính hiển vi lực từ (MFM) đo từ trường trên bề mặt cùng với địa hình.