Atomic Force Microscopy

میکروسکوپ نیروی اتمی AFM

این میکروسکوپ بدلیل استفاده از نیروهای اتمی مانند نیروی واندروالس برای آنالیز سطح به این نام خوانده می شود.
در بیان اهمیت این مد همان بس که یاد آوری کنیم كه بسیاری از افراد میکروسکوپ SPM را فقط با مد AFM می شناسند. AFM پرکاربردترین میکروسکوپ روبشی است. به کمک آن می توان توپوگرافی سطح(تصویر سه بعدی)، زبری سطح، تصویر فاز، تصویر اصطکاک، خواص مغناطیسی، دانه بندی و ضخامت تک لایه را مورد بررسی دقیق قرار داد.
در میکروسکوپ های AFM ، مطابق شكل1، از یک پروب کانتی لیور Cantileverکه یک نوک سوزنی مخصوص و معمولاً از جنس سیلیکن به آن متصل است، برای روبش استفاده می کنند(شکل2). ضمن اینکه نوک سوزنی سطح نمونه را روبش می کند، نیروی بین آنها کنترل می شود. برای ارزیابی حرکت روبشی از یک سازوکار لیزری استفاده می کنند. بدین ترتیب که مطابق شکل یک باریکه لیزر دائماً به کانتی لیور در حال روبش برخورد کرده و پرتو برگشتی که متأثر از حرکت روبشی کانتی لیور است، توسط یک آشکارساز تجزیه و تحلیل می شود. معمولاً برای افزایش راندمان بازتاب، روی کانتی ‌لیور را با لایه ای از طلا یا آلومینیم پوشش می دهند.

شكل1: قسمت های مختلف دستگاه SPM

شکل2: شکل واقعی نوک (tip ) کانتی لیور که توسط میکروسکوپ الکترونی بدست آمده است.

به طور کلی میکروسکوپ های AFM به دو صورت کار می کنند:
1- حالت تماسی(استاتیک)
2- حالت غیرتماسی(دینامیک)
لازم به ذکر است که کلمه تماس در دنیای نانو با دنیای میکرو و ماکرو متفاوت است. مشخصاً در دنیای نانو منظور از حالت تماسی، تماس فیزیکی نیست و فاصله چند آنگسترومی به عنوان حالت تماسی شناخته می شود.
1- در حالت تماسی که حالت DCنیز ناميده می شود کانتی لیور در فاصله کمتر از چند آنگستروم از سطح نمونه قرار داده می شود و نیروی بین اتمی بین کانتی لیور و نمونه(که می بایست از نوع نیروی دافعه واندروالس باشد)، در حدود 100-10 نانو نيوتون است.
با ثابت نگه داشتن نیروی بین آنها، کانتی لیور به سمت بالا و پایین حرکت می کند و بدین ترتیب حرکت عمودی کانتی لیور متأثر از پستی و بلندیهای روی سطح، توسط نور برگشتی از کانتی لیور، توسط آشکارساز اندازه گیری می شود. کامپیوتر این حرکت عمودی را به صورت یک تصویر توپوگرافی نشان می دهد. در حالت دیگر فاصله بین نمونه و سطح ثابت نگه داشته می شود و نیروی بین نوک سوزنی و سطح نمونه متغیر است و در نتیجه نقشه نیرو بدست می آید. شكل3، چند نوع از حالت هاي مختلف روبش را نشان مي دهد.
2- در حالت غیرتماسی(که مد AC نيز خوانده می شود) کانتی لیور در فاصله چند ده تا چند صد آنگستروم از سطح نمونه قرار دارد و در این حالت با توجه به فاصله زیاد نوک سوزنی با سطح نمونه، نیروی واندروالس بین کانتی لیور و نمونه از نوع جاذبه است.
این مد برای نمونه های با سطوح بسیار نرم به خوبی جواب می دهد. AFM می تواند علاوه بر توپوگرافی سطح، اصطکاک بین نوک سوزنی و نمونه را اندازه گیری کند. همچنین خواص زبری و الکتریکی سطح نمونه را نیز تعیین می کند.

شکل3: نحوه تصوير سازي با استفاده از روبش پروبي

در شکل4، دو تصوير مختلف از لايه نقره انباشت شده روي زيرلايه شيشه اي بدست آمده با استفاده از مد AFM در محدوده یک میکرون نشان داده شده است.

شکل4: تصوير لايه نقره انباشت شده روي زيرلايه شيشه اي در محدوده یک میکرونی

منبع : کتاب مبانی لایه نشانی و آنالیز نانو ساختار تالیف آقای جهانبخش مشایخی، انتشارات مرکز نشر دانشگاهی

فیلم آموزشی در مورد میکروسکوپ روبشیAFM

فیلمها و مطالب آموزشی

آنالیزهای سطح و لایه   نازک

برهم کنش بین ذرات باردار با لایه نازک

برهم کنش بین پرتو ایکس با لایه نازک

برهم کنش بین پرتو نور با    لایه نازک

میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM

میکروسکوپ الکترونی عبوری    TEM

میکروسکوپ پروبی روبشی    SPM

میکروسکوپ پروبی روبشی    AFM

میکروسکوپ روبشی تونلینگ    STM

آنالیز سطح و لایه به روش SIMS

آنالیز سطح و لایه به روش    RBS

آنالیز سطح و لایه به روش    XRD

آنالیز سطح و لایه به روش    XPS

آنالیزطیفی به روش بیضی سنجی

آنالیزطیفی به روش اسپکتروفتومتر

لایه نشانی و پارامترهای آن

ساختار    تشکیل       لایه

روش تفنگ الکترونی E_Beam Gun

روش تبخیر مقاومتی    Resistant Ev

روش کندوپاش       Sputtering

لایه نشانی به روش لیرزی    PLD

لایه نشانی به روش       MBE

لایه نشانی شیمیایی       CVD

لایه نشانی شیمیایی        PECVD

لایه نشانی شیمیایی     MOCVD

درباره                            خلاء

پمپ روتاری    Rotary Pump

پمپ توربومولکولارTurbomolecular

پمپ کرایوجنیک Cryojenic Pump

پمپ دیفیوژن    Diffusion Pump

تاریخچه فشارسنج های نخستین

فشارسنجهای محدوده خلاء پایین

فشارسنج یونی کاتد سرد و گرم

کنترل ضخامت

ضخامت سنجی اپتیکی

ضخامت سنجی کریستالیQCM