考虑摩擦力及试样表面倾角的原子力显微镜扫描模式

原子力显微镜(Atomic force microscopes,AFM)接触模式下的测量结果因受样本表面倾角和针尖—样本表面间摩擦力的影响而存在较大的测量误差。为避免针尖—表面间的摩擦力对AFM测量试样表面形貌的影响,并能够准确测量表面倾角,提出了一种新的AFM工作模式——消除倾角和摩擦力影响模式。在这种工作模式中,扫描方向垂直悬臂的长轴方向,通过测量悬臂的竖向和横向偏转而得到针尖所受的竖向和横向力,并计算得到针尖—试样表面间的vander Waals力及试样表面局部倾角,然后结合针尖顶点和扫描器的位置及针尖—试样表面间距可以得到试样表面形貌的测量结果。在上述工作模式下,针尖—试样表面间的摩擦力是可控的,能够避免针尖或试样的损伤。仿真结果证明了这种方法的可行性。