TIỂU LUẬN AFM (atomic force microscope)

 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 giữ

GV: Le Vu Tuan Hung HV: Huynh Xuan Nguyen

VLĐT K20

AFM ATOMIC FORCE MICROSCOPE

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

 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

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

• 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)

• 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

 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!!!