高瑞玲 范洪涛

（国家纳米技术与工程研究院，中国 天津 300457）

0 引言

扫描探针显微镜是一种研究材料表面结构的分析仪器，有多种工作模式，包括扫描隧道显微镜、原子力显微镜、横向力显微镜、磁力显微镜、静电力显微镜等等。原子力显微镜 (Atomic Force Microscope,AFM)是一种表面成像技术，由Binning等人在描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope,STM）的基础上开发出的一种新型的、具有分子与原子级分辨率的显微镜。由于原子力显微镜分辨率可以达到0.2nm，纵向分辨率可以达到0.1nm，且制样简单，是人类观察微观世界很好的工具，自其问世以来，这一检测技术广泛应用于物理、化学、生物、材料等领域[1-3]。

原子力显微镜的工作模式是以探针与样品之间的作用力形式来分类的。主要有以下3种工作模式：接触模式，非接触模式和轻敲模式。接触模式是探针与样品紧密接触，并在样品表面滑动，靠探针与样品之间的排斥力来获得表面图像。非接触模式是探针始终不与样品接触。轻敲模式是探针与样品进行间歇式接触，又被称为间歇式接触模式。在大气环境中，当探针与样品不发生接触时，弹性微悬臂是以最大振幅进行自由振荡；当探针与样品表面发生间歇式接触时，尽管压电陶瓷片以同样的能量激发弹性微悬臂振荡，但是空间阻碍作用会使得弹性微悬臂的振幅减小，通过反馈系统可以控制弹性微悬臂的振幅保持恒定值，根据反馈信号的变化可以得到样品表面的形貌信息。

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