STM扫描隧道显微镜

STM单原子操纵STM还可以用于操纵表面上的原子或分子。最简单的方法是将针尖下移，使针尖顶部的原子和表面上的原子的电子云重叠，有的地方的电子为双方共享，就会产生一种与化学键相似的力。单原子的操纵主要包括三个部分：单原子的移动、提取和放置。单原子的移动由于金属表面的自由电子被局域在栅栏内，从而形成了电子云密度分布的驻波形态。这是人类首次用原子组成具有特定功能的人工结构。其操作过程就像是拨打算盘珠子（0.7nm）。单原子的提取单原子的放置STM只能用于导电材料，对于非导电材料，应用受到限制。1986年，Binning，Quate和Gerber发明了原子力显微镜。AFM是一种类似于STM的显微技术，许多元件与STM是共用的：三维扫描压电陶瓷系统、反馈控制器……原子力显微镜(AFM)不同：1、用一个对微弱力极其敏感的易弯曲的微悬臂针尖代替STM的隧道针尖；2、以探测悬臂的微小偏转代替STM中的探测微小隧道电流。AFM不用探测隧道电流，可用于绝缘体。应用范围大于STM，但分辨率略低。原子力显微镜(AFM)Lasersamplemirrorcantilever工作原理示意图扫描时，针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力(10－8～10－6N)使悬臂产生微小弯曲偏折。偏折被检测出，并转换为电流反馈来控制探针在Z轴的位置，使作用力保持恒定。在恒定的作用力下，获得微悬臂对应于扫描各点的位置变化。微悬臂的位置信号经处理后可得样品表面形貌。ContactModeNon-contactModeIntermittentContactMode