刘梦溪 李世超,2 查泽奇,2 裘晓辉,*

(1中国科学院纳米标准与检测重点实验室，中国科学院纳米科学卓越创新中心，国家纳米科学中心，北京100190；2中国科学院大学，北京100049)

qPlus型非接触原子力显微技术进展及前沿应用

刘梦溪1李世超1,2查泽奇1,2裘晓辉1,*

(1中国科学院纳米标准与检测重点实验室，中国科学院纳米科学卓越创新中心，国家纳米科学中心，北京100190；2中国科学院大学，北京100049)

原子力显微镜(AFM)通过探测针尖与样品之间的相互作用力获得样品表面的结构信息。基于qPlus传感器的非接触原子力显微镜(NC-AFM)在传统AFM的基础上进一步提升了空间分辨率，为研究表面物理和化学过程提供了一种新的成像和谱学研究技术。本文首先介绍NC-AFM的基本构造、高分辨成像机制和力谱测量等工作原理，总结了近年来NC-AFM在表面在位化学反应、低维材料表征和表面电荷分布测量等方面的应用，探讨了NC-AFM技术的发展与完善，展望了NC-AFM面临的机遇和挑战。

非接触原子力显微技术；qPlus传感器；高分辨成像；力谱测量；开尔文探针力显微技术

1 引言

如何观测更小尺寸的空间结构是科学家们一直努力的重要方向。1982年，Binning等1利用电子隧穿效应发明了扫描隧道显微镜(STM)，使得对导电材料(导体、半导体)的微观结构和物理化学性质研究提升到原子级尺度。STM的衍生功能扫描隧道谱(STS)可以给出样品在能量空间内的电子态分布，以及自旋态、电子输运等性质。空间和能量的高分辨率使得STM/STS技术在研究二维表面量子点、单分子等纳米尺寸体系具有极大的优势。……