Кельвин-Зондовая Силовая Микроскопия
Метод Зонда Кельвина был предложен для измерения контактной разности потенциалов между зондом и образцом [1]. Применяемый в настоящее время Метод Зонда Кельвина основывается на двухпроходной методике. В первом проходе определяется рельеф поверхности образца с использованием Прерывисто-контактного метода (колебания кантилевера возбуждаются механически). На втором проходе этот рельеф отслеживается при прохождении над образцом на некоторой высоте для определения поверхностного электрического потенциала Ф(x). В течение этого второго прохода колебания кантилевера возбуждаются не механически, а электрически путем приложения к зонду напряжения смещения Vtip содержащего статическую и динамическую компоненты
Vtip = Vdc + Vac sin(wt)
Результирующая емкостная сила Fcap между зондом и поверхностью, находящейся при Vs равна
Fcap =(1/2) (Vtip - Ф(x))2(dC/dz),
где C(z) является емкостью зонд-образца. Сила
Fcap w = (dC/dz (Vdc - Ф(x)Vac)sin(wt),
действующая на первой гармонике приводит к соответствующим колебаниям кантилевера. Система обратной связи изменяет переменную составляющую потенциала зонда Vdc пока w компонента колебаний кантилевера (и, соответственно, w компонента силы зонд-образец) не исчезнет, т.е. пока Vdc(x) не станет равной Ф(x). В результате распределение Vdc(x) будет отражать распределение поверхностного потенциала по поверхности образца. Если на зонд не подается постоянное смещение, то это распределение представляет распределение Контактной Разности Потенциалов.
Ссылки
- Appl. Phys. Lett. 58, 2921 (1991).