什么是AFM

明。AFM 是一種類似於STM 的顯微技術，它的許多元件和STM是共同的，如用於三 維掃描的電壓陶瓷系統以及反饋控制器等。它和STM 最大的不同是用一個對微弱作用 力極其敏感的微懸臂針尖代替了STM 的隧道針尖，並以探測原子間的微小作用力(Van der Walls’ Force)代替了STM 的微小穿遂電流。因為這樣所以AFM 不在像STM 侷限於 樣品必須為導體才行，AFM 適用於導體和非導體，它的應用範圍比STM 廣泛的多，因 此AFM 為目前最被廣泛應用在工業界的掃描探針式顯微術。但值得注意的是AFM 的 解析度並沒有STM 來的好！AFM的探針,一般是利用半導體工業的平面製程方法一體成行的。為了使探針有原 子級的解析度，探針乃呈角錐形，使頂端只具有一顆或數顆穩定原子；為使探針具高靈 敏的原子力感應度，角錐形探針底部乃連結於一槓桿之前緣，此槓桿彎曲程度將反映出 原子力的大小。為測量彎曲度的大小，常用的方法是打一雷射光於懸臂上，而反射回來 的雷射光則利用一能區分光點位置的感光二極體來接收，如此便能得到懸臂受原子力彎 曲的程度，進而得到原子力圖像(見圖十一)。圖十一. 為AFM 的針尖探測示意圖。AFM工藝 由美國與薩諸塞州Dynetics公司開發的Dynaflow磨料流加工工藝(AFM)是一種強迫含磨料的介質在工件表面或孔中往復運動的金屬精加工工藝, 它具有廣泛的應用前景。 年前, AFM當最先出現時, 它主要用于清除金屬件中難于到達的內通道及相交部位的毛刺。它特別適用于加工難加工合金材料制成的結構復雜的航空元件。近年來, 它已被用于精加工流體動力元件中表面粗糙度要求達0.127μm的不能接近的內表面。AFM的基本原理：介質速度最大時, 磨光的能力也最大。這里, 夾具的結構起著重要作用, 它決定著介質速度在何處最大。夾具用于使工件定位和建立介質流動軌跡, 是精加工所選擇部位而不觸及相鄰部位的關鍵所在。 AFM的分類﹕(1) 接觸式﹕利用探針和待測物表面之原子力交互作用(一定要接觸)，此 作用力(原子間的排斥力)很小，但由于接觸面積很小，因此過大的作用力 仍會損壞樣品，尤其對軟性材質，不過較大的作用力可得較佳分辨率，所 以選擇較適當的作用力便十分的重要。由于排斥力對距離非常敏感，所以較易得到原子分辨率。 (2) 非接觸式﹕為了解決接觸式之AFM 可能破壞樣品的缺點，便有非接 觸式之AFM 被發展出來，這是利用原子間的長距離吸引力來運作，由于 探針和樣品沒有接觸，因此樣品沒有被破壞的問題，不過此力對距離的 變化非常小，所以必須使用調變技術來增加訊號對噪聲比。在空氣中由于 樣品表面水模的影響，其分辨率一般只有50nm，而在超高真空中可得原子分辨率。 (3) 輕敲式﹕將非接觸式AFM 改良，將探針和樣品表面距離拉近，增大振福，使探針再振蕩至波谷時接觸樣品由于樣品的表面高低起伏，使的振幅改變，再利用接觸式的回饋控制方式，便能取得高度影像。分辨率界于接觸式和非接觸式之間，破壞樣品之機率大為降低，且不受橫向力的干擾。不過對很硬的樣品而言，針尖仍可能受損。