导电原子力显微镜
导电原子力显微镜(Conductive Atomic Force Microscope,C-AFM)是原子力显微镜的一种功能扩展。
在接触模式下,原子力显微镜的探针针尖以样品存在欧姆接触,如果我们采用导电探针,并在样品和探针间加一偏压,在扫描成像的过程中,实时地检测探针和样品间的电流变化,就可以得到样品不同区域的电导信息。
![导电原子力显微镜原理图](/sites/default/files/inline-images/%E5%AF%BC%E7%94%B5%E5%8E%9F%E5%AD%90%E5%8A%9B%E6%98%BE%E5%BE%AE%E9%95%9C%E5%8E%9F%E7%90%86%E5%9B%BE_0.jpg)
导电原子力显微镜工作原理示意图
采用导电原子力显微镜,通过对被测样品表面进行一次扫描成像,即可同时获得样品的表面高低形貌图和电流大小分布图像,从而得到样品表面形貌和导电性分布及两者之间的对应关系。
我们还可以对施加在探针和样品间的偏压进行调制,实时获得到样品表面局域I/V、dI/dV等信息,也可以在扫描过程中,选定样品表面特定的测试点,控制针尖精确定位到该点进行电学传输性质、表面电流密度谱等局域电学测量。
![石墨的导电原子力显微镜检测结果](/sites/default/files/inline-images/%E7%9F%B3%E5%A2%A8%E7%9A%84%E5%AF%BC%E7%94%B5%E5%8E%9F%E5%AD%90%E5%8A%9B%E6%98%BE%E5%BE%AE%E9%95%9C%E6%A3%80%E6%B5%8B%E7%BB%93%E6%9E%9C_0.jpg)
本原导电原子力显微镜的石墨晶体测试结果(20um)
上:形貌图,右:电流分布图
下图为利用本原导电原子力显微镜研究循环载荷下天青素单层膜的动态电导响应的结果:
![金基底的天青素单分子层原子力显微镜测试结果](/sites/default/files/inline-images/%E9%87%91%E5%9F%BA%E5%BA%95%E7%9A%84%E5%A4%A9%E9%9D%92%E7%B4%A0%E5%8D%95%E5%88%86%E5%AD%90%E5%B1%82%E5%8E%9F%E5%AD%90%E5%8A%9B%E6%98%BE%E5%BE%AE%E9%95%9C%E6%B5%8B%E8%AF%95%E7%BB%93%E6%9E%9C_0.jpg)
金基底的天青素单分子层原子力显微镜测试结果(测试分子层形貌及厚度)
左:天青素单分子层形貌;中:采用AFM针尖刮除天青素分子层的局部形貌;右:刮除处刨面图
![天青素单分子层导电原子力显微镜的加减负载I-V谱测试示意图及结果](/sites/default/files/inline-images/%E5%A4%A9%E9%9D%92%E7%B4%A0%E5%8D%95%E5%88%86%E5%AD%90%E5%B1%82%E5%AF%BC%E7%94%B5%E5%8E%9F%E5%AD%90%E5%8A%9B%E6%98%BE%E5%BE%AE%E9%95%9C%E7%9A%84%E5%8A%A0%E5%87%8F%E8%B4%9F%E8%BD%BDI-V%E8%B0%B1%E6%B5%8B%E8%AF%95%E7%A4%BA%E6%84%8F%E5%9B%BE%E5%8F%8A%E7%BB%93%E6%9E%9C_0.jpg)