בדיקות AFM ותיאורי מקרה
מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) משתמש במיקרו-קנטיליבר כדי לחוש ולהגביר את הכוחות בין האטומים של בדיקת המטרה על שלוחה, ומשיג זיהוי ברזולוציה ברמה אטומית. מיקרוסקופ כוח אטומי הוא מכשיר אנליטי שניתן להשתמש בו כדי לחקור את מבנה פני השטח של חומרים מוצקים, כולל מבודדים, כדי לחקור את מבנה פני השטח ותכונותיהם של חומרים, ולקבל מידע על מבנה פני השטח ברזולוציה ננומטרית.
המרכיב העיקרי של מיקרוסקופיה כוח אטומי (AFM) הוא מיקרו שלוחה עם בדיקה מחודדת על ראשה לסריקת פני השטח של הדגימה. סוג זה של שלוחה הוא בגודל שנע בין עשרה למאות מיקרומטרים והוא מורכב בדרך כלל מסיליקון או סיליקון ניטריד. יש לו בדיקה בחלק העליון, ורדיוס העקמומיות של קצה הבדיקה נמצא בטווח ננומטר. בעת סריקה בגובה קבוע, הגשושית צפויה להתנגש במשטח ולגרום לנזק. אז זה נשמר בדרך כלל באמצעות מערכות משוב.
עקרון בסיסי: שימוש בבדיקות זעירות כדי "לחקור" את פני השטח של הדגימה כדי לקבל מידע
מיקרוסקופ כוח אטומי משתמש בקשר בין הכוחות האטומיים בין הגשושית לדגימה כדי לקבוע את מורפולוגיה פני השטח של הדגימה. במיקרוסקופיה של כוח אטומי (AFM), קצה אחד של מיקרו-קנטיליבר קבוע ולקצה השני יש קצה מחט זעיר. אורכו של המיקרו-קנטיליבר הוא בדרך כלל בין כמה מיקרומטרים לכמה עשרות מיקרומטרים, וקוטר קצה המחט הוא בדרך כלל בין כמה ננומטרים לכמה עשרות ננומטרים. כאשר AFM עובד, קצה המחט יוצר קשר קל עם פני השטח של הדגימה, וכוח האינטראקציה בין הקצה לדגימה יכול לגרום לעיוות או לרטט של המיקרו-קנטיליבר. כוח אינטראקציה זה יכול להיות כוח ואן דר ואלס, כוח אלקטרוסטטי, כוח מגנטי וכו'. על ידי זיהוי העיוות או הרטט של המיקרו-קנטיליבר, ניתן להסיק את המורפולוגיה והתכונות הפיזיקליות של משטח המדגם.
ל-AFM מגוון רחב של יישומים וניתן להשתמש בהם כדי לחקור את מורפולוגיה של פני השטח ותכונות פיזיקליות של חומרים ודגימות שונות, כגון מתכות, מוליכים למחצה, קרמיקה, פולימרים, ביו-מולקולות וכו'. בנוסף, ניתן להשתמש ב-AFM גם לננו-מניפולציה, כגון ננו-ייצור, ננו-הרכבה וכו'.
