หลักการทำงานและการประยุกต์กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม
1 หลักการพื้นฐาน
กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมใช้แรงปฏิสัมพันธ์ (แรงอะตอม) ระหว่างพื้นผิวของตัวอย่างกับปลายหัววัดละเอียดเพื่อวัดสัณฐานวิทยาของพื้นผิว
ปลายของโพรบอยู่บนคานยื่นแบบยืดหยุ่นขนาดเล็ก และปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่อโพรบสัมผัสกับพื้นผิวตัวอย่างถูกตรวจพบในรูปแบบของการโก่งตัวของคานยื่น ระยะห่างระหว่างพื้นผิวตัวอย่างและโพรบน้อยกว่า 3-4 นาโนเมตร และแรงที่ตรวจพบระหว่างพื้นผิวนั้นน้อยกว่า 10-8N แสงจากเลเซอร์ไดโอดจะเน้นไปที่ด้านหลังของคานยื่น เมื่อคานยื่นออกมาโค้งงอภายใต้แรงกระทำ แสงที่สะท้อนจะถูกหักเห และใช้ตัวตรวจจับแสงที่ไวต่อตำแหน่งเพื่อเบี่ยงเบนมุม จากนั้นคอมพิวเตอร์จะประมวลผลข้อมูลที่รวบรวมเพื่อให้ได้ภาพสามมิติของพื้นผิวตัวอย่าง
โพรบยื่นยื่นแบบสมบูรณ์จะถูกวางบนพื้นผิวของตัวอย่างที่ควบคุมโดยเครื่องสแกนเพียโซอิเล็กทริก และสแกนในสามทิศทางด้วยความกว้างขั้น 0.1 นาโนเมตรหรือน้อยกว่าในความแม่นยำแนวนอน โดยทั่วไป เมื่อสแกนพื้นผิวตัวอย่างโดยละเอียด (แกน XY) แกน Z- ที่ควบคุมโดยผลป้อนกลับการกระจัดของคานยื่นจะยังคงคงที่และไม่เปลี่ยนแปลง ค่าแกน Z- ที่ให้ผลตอบรับเกี่ยวกับการตอบสนองการสแกนจะถูกป้อนเข้าไปในคอมพิวเตอร์เพื่อการประมวลผล ส่งผลให้ได้ภาพการสังเกต (ภาพ 3 มิติ) ของพื้นผิวตัวอย่าง
ลักษณะของกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม
1. ความสามารถที่มีความละเอียดสูง-นั้นเหนือกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) และเครื่องวัดความหยาบเชิงแสงอย่างมาก ข้อมูลสามมิติ-บนพื้นผิวของตัวอย่างตรงตามข้อกำหนดด้านกล้องจุลทรรศน์ที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในการวิจัย การผลิต และการตรวจสอบคุณภาพ
2. ไม่ทำลายล้าง แรงปฏิกิริยาระหว่างโพรบกับพื้นผิวตัวอย่างต่ำกว่า 10-8N ซึ่งต่ำกว่าแรงกดของเครื่องวัดความหยาบของสไตลัสแบบเดิมมาก ดังนั้นจึงไม่ทำให้ตัวอย่างเสียหาย และไม่มีปัญหาความเสียหายของลำอิเล็กตรอนในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด นอกจากนี้ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดจำเป็นต้องมีการเคลือบบนตัวอย่างที่ไม่นำไฟฟ้า ในขณะที่กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมไม่ต้องการ
3. มีการใช้งานที่หลากหลายและสามารถใช้ในการสังเกตพื้นผิว การวัดขนาด การวัดความหยาบของพื้นผิว การวิเคราะห์ขนาดอนุภาค การประมวลผลทางสถิติของส่วนที่ยื่นออกมาและหลุม การประเมินสภาพการก่อตัวของฟิล์ม การวัดขั้นตอนขนาดของชั้นป้องกัน การประเมินความเรียบของฟิล์มฉนวนระหว่างชั้น การประเมินการเคลือบ VCD การประเมินกระบวนการบำบัดแรงเสียดทานของฟิล์มเชิง การวิเคราะห์ข้อบกพร่อง ฯลฯ
4. ซอฟต์แวร์นี้มีความสามารถในการประมวลผลที่แข็งแกร่ง และสามารถตั้งค่าขนาดการแสดงภาพ 3 มิติ มุมมอง สีที่แสดง และความเงาได้อย่างอิสระ และสามารถเลือกการแสดงเครือข่าย เส้นคอนทัวร์ และเส้นได้ การจัดการมาโครของการประมวลผลภาพ การวิเคราะห์รูปร่างหน้าตัด-และความหยาบ การวิเคราะห์สัณฐานวิทยา และฟังก์ชันอื่นๆ
