納米位移臺(tái)在原子力顯微鏡中的作用

納米科技在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中起著越來(lái)越重要的作用，納米科技的發(fā)展離不開(kāi)高分辨表面分析工具的發(fā)展，原子力顯微鏡憑借其超高分辨率成為研究納米科技的有力工具在各領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，其不僅可以用于物質(zhì)表面結(jié)構(gòu)、表面摩擦學(xué)和材料力學(xué)、電學(xué)性能的研究，還可以用于原子操縱、物質(zhì)的納米級(jí)加工等。納米位移臺(tái)是原子力顯微鏡的核心部件，其性能直接決定了原子力顯微鏡的分辨率性能。

原子力顯微鏡的工作原理如下圖所示，當(dāng)探針與樣品表面間的距離達(dá)到一定時(shí)會(huì)引起原子力的變化，在相互作用力的影響下懸臂發(fā)生偏轉(zhuǎn)，通過(guò)光電檢測(cè)器將懸臂的偏轉(zhuǎn)信息由光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)反饋電路，將此電信號(hào)與預(yù)期值進(jìn)行對(duì)比，控制壓電陶瓷掃描器運(yùn)動(dòng)，記錄壓電陶瓷在Z向的位移值，結(jié)合壓電陶瓷掃描器XY方向的運(yùn)動(dòng)，可以得到樣品的表面形貌圖。

原子力顯微鏡的工作原理示意圖

由AFM工作原理、探針與樣品間的相互作用力及掃描方式可知，當(dāng)AFM探針針尖與待測(cè)樣品表面的距離達(dá)到納米級(jí)時(shí)，懸臂探針與樣品表面原子之間才能產(chǎn)生穩(wěn)定的原子力，用于探測(cè)樣品表面的形貌。

三英開(kāi)發(fā)的納米位移臺(tái)借助于具有無(wú)限分辨率的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器及柔性鉸鏈無(wú)摩擦的特點(diǎn)，使其具有線性度好、分辨率高、掃描速度快等特點(diǎn)，已良好的應(yīng)用于原子力顯微鏡了。