原子力探針與樣品的塑性接觸對形貌測量的影響有哪些？
發(fā)布日期：2022-06-27 15:15:51
原子力探針與樣品的塑性接觸對形貌測量的影響有哪些？

原子力顯微鏡（AFM）是以原子分辨率分析表面形貌和電磁特性的重要工具。原子力顯微鏡于1985年研制成功，其模式可分為接觸模式和輕敲模式。由于原子力探針的應(yīng)用范圍限于原子力顯微鏡，所以它是高科技儀器的消耗品。它的應(yīng)用領(lǐng)域不廣，在世界上的使用量也不多。那么，原子力探針與樣品的塑性接觸對形貌測量的影響有哪些？

原子力探針與樣品的塑性接觸對形貌測量的影響有哪些？

1、原子力探針在測量樣品表面形貌時，以其優(yōu)異的性能和簡便的操作，在科學(xué)研究的各個領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，促進了納米技術(shù)的發(fā)展。與以前的顯微鏡相比，原子顯微鏡的主要特點是通過懸臂探針來探索形貌。

2、詳細討論原子力顯微鏡輕敲模式下液橋引起的能量耗散，并分析探針和樣品之間液橋的動態(tài)產(chǎn)生過程，這對于理解粘附力是非常重要的。得到了輕敲模式下液橋的產(chǎn)生模型和液橋引起的能量耗散。在此基礎(chǔ)上，進一步研究了可能引起AFM贗相的其他主要因素。

3、通過對微觀尺度接觸問題的研究，本文指出樣品材料的塑性變形也是AFM偽影的一個原因。至于這種影響在不同環(huán)境下的重要性，如何消除這種影響是重點工作。利用微尺度接觸理論建立了這一尺度下的加卸載模型，即加載過程采用C-P模型，卸載過程采用JKR模型，利用這一簡化模型計算塑性耗散功。

4、利用有限元模型計算了不考慮表面粘附效應(yīng)的塑性功。通過比較，驗證了本文提出的假設(shè)的正確性，即：在納米級接觸下塑性變形引起的耗散功可以不考慮表面力的影響。

5、此外，在大氣環(huán)境下AFM針尖與基底的微接觸模型中，毛細作用力在所有粘附力中占主導(dǎo)地位，因此需要分析毛細作用力和塑性變形對接觸耗散能的貢獻。通過計算發(fā)現(xiàn)，輕敲模式下的塑性耗散功比毛細作用力引起的塑性耗散功小一個數(shù)量級。

6、利用振動力學(xué)的知識，簡要分析了耗散功對AFM振動系統(tǒng)的影響。

原子力探針主要制造商位于德國、瑞士、保加利亞、美國等。由于其壽命短、分辨率低、不穩(wěn)定、一致性差，各國都在開發(fā)新的探頭。