| 검사 탐사기 현미경은 (SPMs) 표면의 속성을 측정하는 계기입니다. 그(것)들은 원자 군대 현미경 및 (AFMs) 스캐닝 터널을 파 현미경을 포함합니다 (STMs). 그들의 첫번째 응용에서는, SPMs는 3D 지상 지세 측정을 위해 주로 사용되고, 다른 많은 지상 속성을 측정하기 위하여 그(것)들이 지금 이용될 수 있더라도, 그것은 지금도 그들의 1 차적인 응용입니다. SPMs는 그의 차원이 interatomic 간격에서 밀리미터의 10 분의 1에 구역 수색하는 지상 특징을 측정하는 지상 도량형학을 위한 우리의 시간의 가장 강력한 공구 입니다. 모든 SPMs에는 공통점 있는 주요 특징은 표면에 아주 가까운 간격을 유지하고 있는 동안 측정이 표면에 검사하는 가까운 분야에서 작동하는 예리한 탐사기로, i.e 실행되다 입니다. 이 계기, 특히 STMs는, 평면에 원자 배열의 실제 공간 심상을 일으키는 첫번째 이었습니다. SPMs는 지금 통용됩니다 Ångstrom 에 마이크로미터 가늠자에 아주 정확한, 3차원 측정을 실행하기 위하여. 일반적인 현미경의 도표 1. 비교 그리고 특성. | | | | | | 필드의 깊이 | 작은 | 큰 | 매체 | | 초점 심도 | 매체 | 큰 | 작은 | | 해결책: X, Y | 1.0μm | 5nm | AFM를 위한 2-10nm
STM를 위한 0.1nm | | 해결책: Z | n/a | n/a | 0.05nm | | 효과적인 확대 | 1X - 2x103X | 10X - 106X | 5x102X - 108X | | 견본 준비 필수품 | 조금 | 조금 실속품에 | 약간 또는 아무도 | | 견본을 위해 요구되는 특성 | 견본은 완전하게 투명하면 사용된 파장을 점화하기 위하여 안됩니다 | 표면은 책임을 증강하고다 양립한 진공이어야 합니다 | 견본에는 지상 고도 >10 μm에 있는 현지 변이가 있으면 안됩니다 | *Environmental SEMs는 고압과 낮은 eV에 작동합니다, 그러나 해결책은 희생됩니다. 1980년대까지, 연구원은 화상 진찰과 표면의 형태학 측정하기를 위한 그밖 계기를 의지했었습니다. 넘어서 지금 이십년 동안 실존에서, SPMs는 지상 도량형학 필드로 가장 새로운 입력입니다. 광학적인 현미경 및 전자현미경 (SEMs 의 TEMs)와 반대로, SPMs 측정 모든 3개 차원에서 떠오릅니다: X, Y 및 Z. SEMs 같이, SPMs 심상은 견본의 표면을 측정합니다. 최대 SPMs를 위한 X와 Y 지형도 작성 해결책은, AFMs를 포함하여, 전형적으로 2개에서 10 나노미터입니다 (STM 해결책은 0.1nm 처럼 좋을 수 있습니다). Z 해결책은 잘 설계되는 AFM STM를 위한 0.1nm에 관하여 입니다. 광학적인 현미경은 및 SPMs는 거의 비슷하게 견본 준비 및 아무 진공도, 사용하기 쉽습니다 요구된상태에서. 광학적인 현미경 및 SEMs에는 시계 더 큰 있을 수 있습니다, 그러나 SPMs는 3D에 있는 가장 높은 확대 그리고 해결책을 제공합니다. 최소 견본 준비를 가진 대부분의 견본에서만 게다가 SPMs 일. 간단한 병력 검사 스캐닝 터널을 파 현미경은 (STM) 첫번째 SPM 기술이고 인식되 원자 해결책 기능이 1981년에 있으로. STM는, 실제로, 아직도 유효한 최고 해결책을 제공합니다 (숫자 1). STM는 심상에 끝과 견본 사이 터널을 파 현재를 견본 표면 이용합니다. 견본의 표면은 지휘자 또는 반도체이어야 하다 인지 어느 것이의 불행히도, 약간 제한, 가장 중요하것이 있습니다. 이것은 공부될 수 있는 물자를 제한합니다. 
요오드화물 흡착된 것 격자에 있는 단 하나 원자 결점을 보여주는 백금에 숫자 1. STM 심상. 2.5nm 검사. 이 제한은 첫번째 원자 군대 현미경의 1986년에 발명품으로 이끌어 냈습니다. 첫번째 상업적으로 이용 가능한 AFM는 1989년에, 디지털 계기 NanoScope® 소개되었습니다. STM 같이, AFM는 또한 아주 예리한 표면의 형태학을 시험하고 지도로 나타내기 위하여 끝을 이용합니다. 그러나, AFM에서 끝과 견본 사이 현재를 측정하는 아무 필수품도 없습니다. 이런 경우에, 끝은 낮은 봄 불변의 것을 가진 마이크로 날조한 외팔보의 끝에 있습니다. 접촉형 AFM에서는, 첫번째 AFM 기술은 견본에 대하여 끝을 미는 공가의 불변의 것 그리고 아주 낮은 편향도를 유지해서, 끝 견본 군대 조정이라고 보전됩니다. 이 군대는 고체에 있는 원자 사이 힘의 범위 안에 일 수 있습니다. 다음으로, 우리는 끝의 수직 움직임이 어떻게 지형도 작성 데이터로 검출되고 변형되는지 포함하는 AFM의 기초를 기술합니다. 기본적인 AFM 분대 기본적인 AFM는 개념 (숫자 2a)에서 상대적으로 간단합니다. 그것의 가장 가까운 전임자는 첨필 프로 파일러입니다. 
숫자 2. (a)는 일반적인 AFM의 도표를 간단하게 했습니다. 사진은 (b) 다중 상태 SPM의 보기를, (c) 차원 3100 SPM, (d) 반도체 응용을 위한 완전히 자동화한 로봇식 차원 X3D 시스템 보여줍니다. AFM 기술은 첨필 프로 파일러 보다는 더 예리한 탐사기 그리고 더 낮은 견본 손상 없이 고해상 정보를 제공하기 위하여 군대를 사용합니다. 일반적인 AFM는 뒤에 오는 분대 구성하고 있습니다: - 스캐닝 시스템
- 탐사기
- 탐사기 운동 측정기
- 관제사 전자공학
- 소음 격리
- 컴퓨터
스캐닝 시스템 현미경의 AFM 그리고 심혼의 기본적인 분대는 스캐너입니다. 개별적인 디자인에 따라서, 스캐너는 견본이 충분히 작으면 (움직임) 견본 (숫자 2b, MultiMode™ SPM)를 검사할 수 있습니다, 더 큰 견본 (숫자 2c, Dimension™ 3100 SPM)에 탐사기를 검사할 수 있는 경우에. 요구된 정밀도를 달성하기 위하여는, 압전 관 스캐너는 전형적으로 이하 Ångstrom 움직임 통제를 제공하기 위하여 사용됩니다. 탐사기 시스템에 있는 또 다른 주요 성분은 탐사기입니다. 위에서 말한 바와 같이, 탐사기는 정지되골 견본은 그것의 밑에 검사될 수 있습니다 또는 탐사기는 견본에 검사될 수 있습니다. 오늘 정교한 기술로, 끝/탐사기 (숫자 3)를 구성하는 공가 집합은 일관되게 모양, 아주 예리한 끝으로 mass-produced 할 수 있습니다. 이 끝은 다양한 응용을 위해 디자인된 속성의 광범위를 비치하고 있는 외팔보의 끝으로 통합 입니다. 
숫자 3. 식각된 단 하나 결정 실리콘 AFM 끝 및 끝/공가 집합의 SEM 현미경 사진 탐사기 운동 측정기 이 부대는 탐사기와 견본 사이 군대를 느끼고 압전 스캐너 (숫자 2a)의 Z 부분에 힘상수를 지키는 개정 신호를 제공합니다. 이 기능을 위한 일반적인 디자인은 저잡음, 안정되어 있는인, 광학적인 光速 편향도 시스템 및 유효한 최대 다재다능한 시스템에게 불립니다. 이 디자인은 빛나고 탐사기 움직임을 측정하기 위하여 떨어져 뒤의 외팔보 반영하는 레이저 광선을과에 분단한 포토다이오드 이용합니다. 관제사 전자공학 이 부대는 컴퓨터, 스캐닝 시스템 및 탐사기 운동 측정기 사이에서 조화시키기 제공합니다. 그것은 압전 스캐너를 통제하는 전압을, 받아들이고 탐사기 운동 측정기에서 신호를 포함합니다 견본과 끝 불변의 것 사이 군대를 지키기를 위한 피드백 제어 전자공학을 공급합니다. 소음 격리 고해상을 달성하기 위하여는, 현미경은 그것의 주위에 있는 소음에서 고립되어야 합니다. 지면 진동과 청각, 전기 광학 소음 근원에서 AFMs를 고립시키기를 위한 아주 효과적인, 그러나 단순 시스템이 있습니다. 컴퓨터 마지막으로, 검사 탐사기 현미경 검사법 및 AFM는 시스템을 몰고 일어난 데이터의 부를 가공하고, 디스플레이하고, 분석하는 강력한, 고속 PC의 가용성이 없다면 가능하지 않ㄹ을. 응용/스캐닝 기술 그것의 짧은 일생에서는, SPM는 기본적인 스캐닝 터널을 파 주제에 이미 많은 변이를 추가했습니다. 일단 AFM가 STM (견본 전도도 필수품)의 가혹한 응용 한계를 극복하면, 기술의 다양성과 채용 범위는 버섯을 따는 것을 시작되었습니다. 지형도 작성에게 지도로 나타내는 것이 지금도 AFM (숫자 4), 상업적으로 이용 가능한 SPMs를 위한 지배적인 응용 지금이더라도 몇몇 또는 전부를 뒤에 오는 기술 제공하십시오: 검사 터널을 파기 현미경 검사법 탐사기 끝 (STM)과 전도성 견본 사이 터널을 파 현재를 사용하여 검사 터널을 파 현미경 검사법 측정 지세는 떠오릅니다. 
숫자 4. 3개의 결점 - 2개의 돌출 및 불경기 -의 상세한 지세 위상 번호 사진 평판 가면에서 -. 단면은 심상의 비행기에서 2개의 돌출 (a) ~140nm의 더 작은 것 전체에 측정합니다. 불경기 결점 (b)는 6nm 보다는 더 적은을 깊은 곳에서 측정합니다. 1.5μm 검사. 접촉형 AFM 접촉형 AFM는 견본과 접촉하여 탐사기를 가진 지세를 끊임없이 측정합니다. TappingMode AFM (특허가 주어지는) 가볍게 전류를 고주파로 변환시키는 탐사기 끝을 가진 표면을 두드려서 TappingMode AFM 측정 지세. 전단력 (접촉형에 있는 현재)를 삭제합니다. TappingMode는 지금 중합체 같이 더 연약한 표면을 위한 대부분의 응용을 위한 선택의 스캐닝 최빈값, 특히입니다. 비접촉형 AFM 표면과 탐사기 사이 밴 der Waals 매력을 느껴서 비접촉형 AFM 측정 지세는 기울입니다. 그것은 접촉 또는 TappingMode 보다는 보다 적게 안정되어 있습니다. LiftMode (특허가 주어지는) LiftMode는 표면의 위 일정한 거리에 탐사기 끝을 추적하기 위하여 지형도 작성 정보를 사용하여 따로따로 지세와 다른 선정한 속성 (자기력, 전기력, 등등)를 측정하는 2 통행 기술입니다. PhaseImaging (특허가 주어지는) PhaseImaging는 견본의 현지 기계 적이고 접착성에 있는 다름에 근거를 둔 지상 구성을 지도로 나타냅니다. 횡력 현미경 검사법 탐사기 끝 (LFM)과 견본 사이 횡력 현미경 검사법 지도 쓸림힘은 떠오릅니다. 끝은 화학 군대 현미경 검사법을 위한 화학 종으로 functionalized 할 수 있습니다. 자기력 현미경 검사법 자기력 현미경 검사법은 (MFM) LiftMode (숫자 5)를 사용하여 견본 표면의 위 자기력 기온변화도 그리고 배급을 지도로 나타냅니다. 
(a) 숫자 5. AFM와 (b) 컴퓨터 하드드라이브에서 사용되는 magnetoresistive 읽기/쓰기 헤드에 (MR) 극 끝 지구의 LiftMode MFM 심상. MFM 심상은 AFM 지세에서 보일 수 없는 씨 센서를과 영역 구조 보여줍니다. 12μm 검사. 군대 변조 (특허가 주어지는) 지상 특징의 변조 지도 상대적인 뻣뻣함을 강제하십시오. 전기력 현미경 검사법 전기력 현미경 검사법은 (EFM) LiftMode를 사용하여 견본 표면의 위 전기장 기울기 그리고 배급을 지도로 나타냅니다. 지상 잠재적인 화상 진찰 지상 잠재적인 화상 진찰은 지상 지세 이외에 양의 가늠할 수 있는 지도를 만드는 몇몇 AFM 기술의 한개입니다. LiftMode를 사용하여, 그것은 견본의 지상 전기 잠재력의 배급을 지도로 나타냅니다. 최근 응용은 합금의 부식 연구 결과를 포함합니다. 전기화학 SPM 전기화학 SPM는 전기화학 세포 잠재적인 통제 (예를들면 전압 전류법)로 전기화학 반응에 의해 동시에 유도되는 것과 같이 전해질 해결책에 있는 지형도 작성 변경을 제자리의 지도로 나타냅니다. AFM 또는 STM로 능력을 발휘될 수 있습니다. 검사 전기화학 잠재적인 현미경 검사법 (특허가 주어지는) 검사 (SECPM) 전기화학 잠재적인 현미경 검사법은 전해질 해결책에서 가라앉힌 전위차 탐사기 및 견본 또는 극지 액체 (숫자 6) 사이 전위차를 측정해서 전극 표면의 제자리 화상 진찰 또는 잠재적인 지도로 나타내는입니다. 
숫자 6. 검사 전기화학 잠재적인 현미경 (SECPM). 스캐닝 용량 현미경 검사법과 스캐닝 퍼지기 저항 현미경 검사법 스캐닝 용량 현미경 검사법 (SCM)과 스캐닝 퍼지는 저항 현미경 검사법 (SSRM) 반도체 물자에 있는 두 지도 제 2 운반대 (반도체에 첨가하는 소량의 불순물) 농도 단면도 다. 검사 열 현미경 검사법 검사 열 현미경 검사법 (SThM)는 표면 온도 배급을 지도로 나타냅니다. AFM와 전도성 AFM 터널을 파기 AFM와 전도성 AFM 터널을 파는 것은 전기 전도도의 특성과 박막 보전성의 평가를 위한 끝 견본 현재를 측정합니다. TRmode TRmode는 횡력 및 군대 기온변화도를 지도로 나타냅니다. 무료한 옆과 수직 특성 (숫자 7)를 위한 TappingMode를 가진 인터리브. 
숫자 7. TRmode는 AFM 탐사기의 비틀 진동을 사용하는 기술입니다. Nanoindenting Nanoindenting는 박막, 중합체, 등등 (예를들면 유전체들, DLC)의 기계적 성질 그리고 착용 특성 (경도, 접착, 내구성)를 측정합니다. 이 기술은 여러 종류 응용 범위에, 생물학에서 반도체에, 자료 기억 장치 장치에서 중합체에, 그리고 통합 광학에서 입자와 표면 사이 군대의 측정에 적용되고 있습니다. 그밖 응용은 MEMS 제작, 페인트 및 코팅, 금속/합금/도금, 플라스틱/중합체, 생체 적합 물질, 생물공학, 음식 및 식품 포장, 광학/광학적인 필름, 광학적인 디스크, 세라믹스, 박막, 액정, 화장품 및 지질과 환경 연구 결과 포함합니다. 추가적으로, AFM 시스템은 반도체 웨이퍼 (숫자 제 2) 취급을 위한 자동화된 로봇식 시스템을 포함하여 높게 특정 응용을 위해 이미, 개발되었습니다. 그(것)들은 또한 카드뮴 및 DVD 융기/구덩이 측정과 같은 특정 응용을 위해 디자인된 분석 일과 뿐 아니라 자료 기억 장치 읽기/쓰기 헤드 제조를 위한 극 끝 불경기 측정으로 개발되었습니다. 이 응용은 확장하는 것을 계속합니다. 환경 관리 AFM 응용은 다양한 환경에서 실행됩니다. AFMs는 대기, 진공, 및 액체 (숫자 8)에서 작전될 수 있습니다. 생물학 측정은, 특히, 액체에서 수시로 생체외에서 실행됩니다. 전기화학 실험은 액체 세포에서 능력을 발휘해, 전기 화학 공정의 원자 가늠자 관측을 허용하. 어떤 경우에, 지상 청소 연구 결과는 건조한 글로브 박스의 제어 환경에 있는 대기압으로 행해집니다. 
숫자 8.는 생물공학 응용을 위한 유전자 납품 메커니즘으로 디옥시리보 핵산 (DNA)를 제시되었습니다 압축했습니다. 여기에서, 풀린 분자는 소금물에서 imaged 이었습니다. 20μm 검사. 최근 신제품은 250°C (정교한 견본 및 환경에게 느끼기까지 생물학과 중합체 응용을 위한 난방 장치를에 완전한 숫자 9) 포함합니다. 시스템은 또한 지금 연구 결과 (10a와 b) 숫자의 밑에 견본의 기체 환경 통제를 위해 유효합니다. 
숫자 9. 계속되는 (a) 85ºC와 (b) 90ºC에 많은 (hexacyclodimethyl) 실록세인의 단계 심상. 난방은 추가 난방 (b)에 작은 점의 소집으로 변환하는 무조직 중합체 (a) 내의 액체 섬의 대형을 유도합니다. 10μm 검사. 
숫자 10a. 다중 상태 SPM를 위한 대기 두건은 기체 화상 진찰 환경의 통제가 비활성 기체의 밑에 습도 또는 심상을 변화하는 것을 허용합니다. 
숫자 10b. EnviroScope는 높은 진공, 난방, 전기화학 세포 잠재적인 통제 및 깨끗이 한 가스 환경을 제안합니다. 최근 기술 어드밴스 새로운 하드웨어 및 소프트웨어는 측정과 특성 저쪽에 상한 SPM 시스템의 nanomanipulation와 nanolithography를 포함하기 위하여 공용품을 확장했습니다. 에서 비행기와 밖으로 의 비행기 nanomanipulation의 보기는 숫자 11a와 11b에서 보입니다. 점 및 제동자 nanolithography의 보기는 숫자 11c에서 보입니다. 
숫자 11a. AFM 에서 비행기 nanomanipulation는 심상에 AFM 탐사기를, 조작합니다 다시 나노미터 가늠자 객체 (탄소 nanotubes), 그리고 결과를 보기 위하여 심상을 이용합니다. 
숫자 11b. AFM 밖으로 의 비행기 nanomanipulation는 심상에 결과 (이 경우에는, 소집에서 1개의 분자의 제거)를 보기 위하여 분자의 전개를 AFM 탐사기를 이용하고, 견본의 비행기에서 단 하나 유생분자, 및 심상을 다시 측정하고 있는 동안 끌어냅니다. 
숫자 11c. AFM nanolithography. 새로운 관제사 및 전자공학 (예를들면, NanoScope IV와 IVa SPMs 관제사)는 성과 상대적인 전통적인 디자인을 강화하기 위하여 디자인되었습니다. 몇몇은의 AFM 기술에 있는 신 개발 다음을 포함합니다: 결합된 환경 관리 진공과 고열 (숫자 12)를 포함하여 환경 관리의 SPMs 제안 조합의 최신 발생. 
숫자 12. (b) 공기 (a)에 있는 실내 온도와 압력 10-5 Torr에 있는 180°C에 많은 sbs. Enviroscope (숫자 10b)로 붙잡는 심상. 더 높은 옆 해결책 AFM 시스템은 지금 큰 검사에 조차 가장 정밀한 세부사항으로, 급상승 허용하도록 더 높은 데이터 조밀도를 제공합니다. 이것은 같은 DVD에 의하여 및 반도체 부딪치고/움푹 들어가게 하는 그 같은 견본에 측벽을 성격을 나타낼 것을 요구된 해결책을 제공합니다. 그것은 또한 - 추가 시간 재 스캐닝을 쓰는 필요 없이 - 큰 검사에 nanoscale 세부사항의 관측 그리고 측정을 더 작은 검사 지역 (숫자 13)를 가진 견본 허용합니다. 
숫자 13. 공중 합체의 TappingMode+ 고도 심상 그리고 급상승. 정연한 심상은 본래 직사각형 심상에 있는 상자에 넣어진 지역으로 급상승입니다. 이 세부사항은 단순히 소프트웨어로 그리고 시간이 걸리는, 반복적인 더 작은 검사를 위한 필요 없는 확대해서 제시됩니다. 이 고해상 스캐닝이 없다면, 급상승한 심상에는 nanoscale 세부사항을 전망할 것을 요구된 화소 해결책이 없을 것입니다. 10μm x 1.24μm 검사와 1μm x 1μm 급상승. "Q" - 통제 전류를 고주파로 변환시키는 AFM 탐사기의 질 요인, 또는 Q를, 통제하는 것은 끝과 견본 사이 군대의 더 나은 통제를 허용하고 PhaseImaging와 MFM (숫자 14)를 가진과 같은 측정의 감도를 향상합니다. 
숫자 14. 자석 녹음 테이프에 동일 지역의 심상은 Q 통제 유무 검사했습니다. 탐사기 위상 번호의 단계 탐지 MFM 심상 그리고 평균 횡단면적인 측정은 Q 통제되는 심상을 위한 4x에 의하여 강화된 잡음 대 신호 비율을 거의 설명합니다. 15μm 검사. 개요 검사 터널을 파 현미경 검사법은 원자 격자의 극적인 심상을 일으키고 원자 군대 현미경 검사법은 비전도성 표면에 기술을 확장했습니다. 원자 군대 현미경의 발달은 과학자와 엔지니어를 전례가 없는 해결책을 가진 그리고 준엄한 견본 준비를 위한 필요 없는 구조물 그리고 세부사항을 보는 것이 허용했습니다. 몇몇 어드밴스는 넓은 채용 범위까지 이 기술의 공용품을 더 확장했습니다. TappingMode는 견본에 손상 없이 연약한 물자의 화상 진찰을 허용하고 LiftMode는 상호 오염 없이 지세의 분리되는 그러나 동시 화상 진찰 및 그밖 매개변수를 자석 전기력과 같은 허용합니다. PhaseImaging는 지상 구성 변이의 지도로 나타내기를 위한 기능을 열었습니다. 새로운 스캐닝과 측정 기술은 측정의 범위를 더 확장하고 각양각색 응용을 위해 이렇게 AFM의 공용품을 증가했습니다. 이 발달은 AFM를, 실험실 호기심에서 지상 특성을 위한 가장 강력하고, 가장 유연한, 널리 이용되는 기술의 한에 약간 짧은 년에서, 취했습니다. |