高精度与高分辨扫描开尔文探针显微镜（SKPM）技术

牛津仪器网络课堂

高精度与高分辨扫描开尔文探针显微镜（SKPM）技术

扫描开尔文探针显微镜（SKPM）是原子力显微镜的一种常用操作模式，它能够以纳米级的空间分辨率对样品的表面电势分布进行成像。SKPM的应用非常广泛，例如测量二维材料的功函数、解释金属电偶腐蚀的机理、区分样品不同相、表征光伏材料界面的能带结构、研究摩擦生电现象、观察半导体器件掺杂浓度的空间分布，等等。


在操作SKPM模式的时候，常常会遇到电势值不准确、或者图像不够清晰的情况。这些问题可能来自许多因素：1）传统SKPM的工作方式为振幅调制，容易受到悬臂电容的影响，使得测量值在空间上被平均；2）测量电势时，探针为了不撞到样品，会被抬起一定高度，但这也降低了空间分辨率；3）大气环境下，样品吸附水氧，电荷可能被屏蔽，或发生表面改性。


本次讲座将会具体解释上述影响因素，并介绍牛津仪器原子力显微镜如何减小这些影响。Heterodyne（差频）的工作方式显著减小悬臂电容的干扰；Single-Pass（单次扫描）让探针在扫描电势时更接近样品；QPDI干涉式检测器提升了测量的信噪比；密闭的样品腔能够对样品进行惰性气氛保护。这些技术让我们的SKPM模式更准确、更高分辨。