开尔文探针力显微镜(KPFM)

KPFM原理

KPFM使用AFM的性质得到高度,由电容的性质可知,C=介电常数介电常数A/d C=q/deltaV , 所以就可以得到材料的带电量q(探针针尖的面积,介电常数和材料的介电常数已知)得到带电量q之后可以得到电压进一步得到功函数

开尔文探针力显微镜(Kelvin probe microscopy,KPFM) 可提供有关样品表面的接触电势或功函数的信息,从而提供与样品电学特性相关的对比机制。功函数在固态物理学中被定义为把一个电子从固体费米能级移到真空中所需的能量;功函数因而是表面的属性,而不是整体的属性。因此,KPFM是仅探测表面和近表面的表面敏感方法。

开尔文探针力显微在振幅调制模式下运行,这是一种动态力模式,其中具有薄导电涂层的悬臂以其共振频率被驱动(该模式也称为轻敲模式)

扫描导电悬臂在表面上以恒定高度扫描,以绘制表面的功函数

开尔文探针力显微镜在获得样品表面形貌的基础上可同时得到表面功函数或表面势。开尔文探针力显微镜和静电力显微镜的主要差异在于开尔文探针力显微镜在探针或样品上施加补偿电压,通过专用反馈控制电路实时调整该补偿电压使得探针和样品之间的静电力为零,从而定量测得样品表面的局域电势。