使用自激振荡法提高原子力光子扫描隧道组合显微镜的扫描速度

摘要

介绍了采用频率偏移控制样品/探针间距的原子力光子扫描隧道组合显微镜(AF/PSTM).制备了尖端直径＜100 nm,锥角为60～90°的锐利大锥角探针用于轻敲自激振荡模式的AF/PSTM,该探针固定在压电陶瓷片上置于一个正反馈回路中激励探针振荡.使用锁相器解调自激振荡探针的频率,调整Z方向压电陶瓷的运动使得锁相器检测到的值维持恒定来跟踪样品的起伏.对外加激励模式和自激振荡模式进行了对比.理论分析表明,自激振荡方法减小了探针响应时间;测试试验显示,采用自激振荡模式AF/PSTM的带宽为50 Hz,比外加振荡模式快一个数量级.采用改进后的仪器对光栅样品以1 Hz的速度进行了扫描,扫描结果显示,采用自激振荡的方式得到的形貌和光学图像比外加激励模式更清晰,不仅响应时间更快,通过提高Q值还可以提高分辨率而不会增加系统进入稳态的时间.