一、 什么是AFM

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AFM測試全稱Atomic Force Microscope，即原子力顯微鏡，它是繼掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope)之后發(fā)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(huán)境下對各種材料和樣品進(jìn)行納米區(qū)域的物理性質(zhì)包括形貌進(jìn)行探測，或者直接進(jìn)行納米操縱。

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AFM原理：針尖與表面原子相互作用

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1985年，IBM公司的Binning和Stanford大學(xué)的Quate研發(fā)出了原子力顯微鏡(AFM)，彌補(bǔ)了STM的不足，可以用來測量任何樣品(無論導(dǎo)電性與否)的表面。

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AFM利用一個(gè)對微弱力極敏感的、在其一端帶有一微小針尖的微懸臂，來代替STM隧道針尖，通過探測針尖與樣品之間的相互作用力來實(shí)現(xiàn)表面成像的。

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二、AFM原理

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AFM的原理較為簡單，它是用微小探針“摸索”樣品表面來獲得信息。

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如下圖所示，當(dāng)針尖接近樣品時(shí)，針尖受到力的作用使懸臂發(fā)生偏轉(zhuǎn)或振幅改變。懸臂的這種變化經(jīng)檢測系統(tǒng)檢測后轉(zhuǎn)變成電信號傳遞給反饋系統(tǒng)和成像系統(tǒng)，記錄掃描過程中一系列探針變化就可以獲得樣品表面信息圖像。

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AFM是在STM的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。所不同的是，它不是利用電子隧道效應(yīng)，而是利用原子之間的范德華力(Van Der Waals Force)作用來呈現(xiàn)樣品的表面特性。

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假設(shè)兩個(gè)原子一個(gè)是在懸臂的探針尖端，另一個(gè)是在樣本的表面，它們之間的作用力會(huì)隨距離的改變而變化，其作用力與距離的關(guān)系如下圖所示，當(dāng)原子與原子很接近時(shí)，彼此電子云斥力的作用大于原子核與電子云之間的吸引力作用，所以整個(gè)合力表現(xiàn)為斥力的作用，反之若兩原子分開有一定距離時(shí)，其電子云斥力的作用小于彼此原子核與電子云之間的吸引力作用，故整個(gè)合力表現(xiàn)為引力的作用。原子力顯微鏡就是利用原子之間微妙的關(guān)系來把原子樣子給呈現(xiàn)出來。

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