TIỂU LUẬN AFM (atomic force microscope)

GV: Le Vu Tuan Hung
HV: Huynh Xuan Nguyen
VLĐT K20
Afm
atomic force microscope
introduction
STM được phát minh năm 1981 bởi Gerd Bingnig và Heinrich
Rohrer.
AFM được phát minh năm 1986 Gerd Binnig, Calvin Quate và
Christoph Gerber.
STM (Scanning Tunnelling Microscope)

Đầu dò không chạm vào mẫu

Duy trì dòng điện tử xuyên hầm không
đổi

Độ phân giải rất cao (x, y: 0.1nm ;z:
0.01nm)

Hạn chế: vật liệu dẫn điện
AFM (Atomic Force Microscope)

Đầu dò có thể chạm vào mẫu

Duy trì lực không đổi hoặc khoảng cách
đầu dò – mẫu không đổi

Độ phân giải cao (x,y: 1nm; z: 0.1nm)

Thích hợp cho tất cả các bề mặt

introduction

STM: độ phân giải cao nhưng giới hạn cho vật liệu dẫn điện.

AFM: độ phân giải thấp hơn nhưng dùng cho tất cả các loại bề
mặt.

Là một thiết bị quan sát cấu trúc vi mô bề mặt của vật rắn dựa trên
nguyên tắc xác định lực tương tác nguyên tử giữa một đầu mũi dò
nhọn với bề mặt của mẫu, có thể quan sát ở độ phân giải nanômet.

Hiện nay, AFM vẫn là loại phổ biến nhất của kính hiển vi đầu dò
quét.
How AFM WORK
How AFM WORK

Đầu dò: là một bộ phận quan trọng ảnh hưởng đến độ phân giải của
AFM.
How AFM WORK

Cần quét (cantiliver) có độ
cứng ~ 0.1 – 1 N/m  lực
đàn hồi nhỏ hơn lực trương
tác với bề mặt  có thể bị
bẻ cong.

Photodiode detector  thu
nhận tín hiệu tia laser thay
đổi  có độ nhạy ~ 10 A0
How AFM WORK

Có ba chế độ hoạt động cơ bản:

Chế độ tiếp xúc (Contact Mode):

Chế độ không tiếp xúc (Non- Contact Mode)

Chế dộ tapping.
How AFM WORK
How AFM WORK
Có ba chế độ hoạt động cơ bản:

Chế độ tiếp xúc (Contact Mode):

Chế độ không tiếp xúc (Non-
Contact Mode):

Chế dộ tapping:
How AFM WORK – contact mode
•
Khoảng cách giữa mũi dò – bề mặt mẫu thay đổi 
lực thay đổi  độ nghiêng của cần quét thay đổi 
hình ảnh bề mặt mẫu.
•
Ưu điểm: quét nhanh, phù hợp đối với bề mặt nhẵn,
thích hợp phân tích độ ma sát.
•
Nhược điểm: dễ phá hỏng mẫu vật mềm
How AFM WORK - tapping
Tương tự chế độ contact và non – contact.
Ưu điểm: không tiếp xúc  thích hợp cho bề mặt mẫu mềm, độ

phân giải cao.
Nhược điểm: tốc độ quét thấp, chế độ “tap”  đe dọa mẫu.
How AFM WORK – Non contact mode
Ưu điểm: không phá hủy mẫu, sử
dụng lực nhỏ  lâu hư mũi dò.
Nhược điểm: độ phân giải thấp,
lớp nhiễm tạp bề mặt ảnh hưởng
đến đo đạc.
How AFM WORK
How AFM WORK
Advantages
•
Đo được cả vật dẫn điện và vật không dẫn điện.
•.
AFM không đòi hỏi môi trường chân không cao, có thể hoạt động ngay
trong môi trường bình thường.
•.
AFM cũng có thể tiến hành các thao tác di chuyển và xây dựng ở cấp
độ từng nguyên tử, một tính năng mạnh cho công nghệ nano.
•.
Mẫu chuẩn bị đơn giản, cho thông tin đầy đủ hơn so với hình ảnh của
hiển vi điện tử truyền qua.
•.
AFM cung cấp những phép đo độ cao trực tiếp về địa hình của mẫu và
những hình ảnh khá rõ ràng về những đặc trưng bề mặt mẫu (không
cần lớp bao phủ mẫu)
disAdvantages
•
AFM quét ảnh trên một diện tích hẹp (tối đa đến 150
micromet).

•
Tốc độ ghi ảnh chậm do hoạt động ở chế độ quét.
•
Chất lượng ảnh bị ảnh hưởng bởi quá trình trễ của bộ quét áp
điện.
•
Đầu dò rung trên bề mặt nên kém an toàn, đồng thời đòi hỏi
mẫu có bề mặt sạch và sự chống rung.
applications

AFM có các ứng dụng như:
•
Chụp ảnh cắt lớp nhanh.
•
Mô tả, phân tích, xác định đặc điểm bề mặt.
•
Kiểm soát chất lượng, kiểm tra khuyết tật vật liệu,.
•
Đo cơ học đơn phân tử.

AFM có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: công nghệ
nano(nanotechnology), công nghệ bán dẫn, dược phẩm, sinh
học,công nghệ vật liệu.v.v.
Cảm ơn thầy và các bạn!!!