| TappingMode 화상 진찰은 연약하고, 접착성 또는 허약한 견본의 원자 (AFM) 힘 현미경 검사법에 있는 중요한 전진입니다. 이 특허가 주어진 기술은 다른 AFM 기술로 쉽게, 그들의 기질에 느슨하게 붙들어, 또는 심상에 다르게 어려운 손상을 입히는 견본 표면의 고해상 지형도 작성 화상 진찰을 허용합니다. 특히, TappingMode는 마찰, 접착, 정전기힘 및 전통적인 AFM 스캐닝 방법을 괴롭힐 수 있는 다른 어려움과 관련되었던 문제를 극복합니다. 기술은 다양한 견본의 고해상 화상 진찰을 위해 극단적으로 성공을을 포함하여 증명했습니다: • 실리콘 박편 표면 • 박막 • 금속과 절연체 • 감광저항 • 중합체 • 생물학 견본 • 그리고 수많은 다른 사람. telopeptides 없는 순화된 교원질 단위체와 올리고머 분자의 TappingMode 심상. 이 표면이 TappingMode에 의하여 화상 진찰에게 대기 또는 액체에서 일상에게 하고 AFM 기술에 있는 뜻깊은 전진을 대표합니다. 2개의 전통적인 스캐닝 형태 - 접촉형과 비접촉형 물자의 범위를 위해 다양한 성공과 함께 -는 얼마 동안 사용되었습니다. 각각에는 아래에서 토론되고 TappingMode 스캐닝과 대조되는 제한이 있습니다. AFM 화상 진찰의 재래적방법 전통적인 접촉형 AFM에서 (숫자 2)는 표면의 맞은편에, 조사 끝 단순히 끌립니다 유래 심상은 견본의 표면의 지형 지도입니다. 이 기술은 많은 견본을 위해 아주 성공의 동안, 몇몇 심각한 결점이 있습니다. 끝과 표면 사이 접착성 힘과 결합된 조사 끝의 끄는 동의는, 견본 둘 다에 대피해를 초래하고 이미지 데이터에 있는 인공물을 시험하고 창조할 수 있습니다. 
접촉형, 비접촉형 및 TappingMode 스캐닝의 비교 기술. (남겨두는) 접촉형 화상 진찰은 견본을 손상하고 이미지 데이터를 왜곡할 수 있는 마찰과 접착성 힘에 의해 몹시 좌우됩니다. 몸의 접촉이 없는 화상 진찰 (센터)는 일반적으로 낮은 해결책을 제공하고 또한 진동과 방해할 수 있는 오염물질 층에 의해 방해될 수 있습니다. (맞은) TappingMode 화상 진찰은 충분한 진폭에 간헐적으로 표면을 접촉하고 오염물질 층에서 접착성 초승달 모양 힘에 의해 덫을 놓기에서 끝을 방지하기 위하여 전류를 고주파로 변환시켜서 쓸림힘을 삭제합니다. 심상의 밑에 도표는 확률이 높은 이미지 데이터를 대표해 3개의 기술에서 유래하. 대기 상태 하에서, 대부분의 표면은 전형적으로 두껍게 몇몇 나노미터인 흡착된 가스 (집광된 수증기 및 다른 오염물질)의 층에 의해 포함됩니다. 스캐닝 끝이 이 층을 만질 때, 모세관 작용은 초승달 모양이 형성하는 원인이 되고 표면 장력은 층 (숫자 3)로 외팔보를 아래로 당깁니다. 끝 및 견본에 덫을 놓은 정전하는 추가 접착성 힘을 공헌할 수 있습니다. 이들은 스캐닝 동의에 의하여 내려가는 힘 견본에 전반적인 힘을, 일어난 옆 전단력과 결합될 때 증가하고, 측량 자료를 왜곡하고 지상 특징의 운동 찢기를 포함하여 견본에 가혹한 손상을, 초래할 수 있습니다. 
접촉 AFM에서는, 흡착된 가스 층에서 정전기 그리고/또는 표면 장력 힘은 표면으로 스캐닝 끝을 당깁니다. 몇몇 연구원은 액체에서 가라앉힌 견본을 가진 작동 AF에 의해 접착성 힘과 관련되었던 문제를 극복했습니다. 액체에서 검사할 때, 접촉형에 있는 전반적인 힘은 유동성 층/초승달 모양이 출석하고 정전기힘이 낭비되기 가려지기 수 있기 때문에 대기에서 더 낮습니다. 그러나, 수화하기 견본이 수시로 말리기 견본 보다는 실질적으로 더 연약하기 때문에, 힘을 추적하는 것은 아직도 스캐닝 조사에 의하여 견본의 개악 및 또는 운동 때문에 감소된 심상 질 및 견본 손상을 초래할 수 있습니다. 더하여, 많은 견본은 반도체 웨이퍼와 같은 액체에서 실제적으로 가라앉힐 수 없습니다. 이 문제를 피하는 시도는 조사가 작은 거리 견본 (숫자 2)의 위 붙들리는 비접촉형입니다. 끝과 견본 사이에서 행동하는 밴 매력적인 der Waals 힘은 검출되고, 지형도 작성 심상은 표면의 위 끝을 검사해서 건설합니다. 불행히도, 견본에서 밴 매력적인 der Waals 힘은 끝과 견본 사이 작은 힘을 검출하기 위하여 AC 검출 방법이 이용될 수 있다 그래야 끝이 작은 진동을 주어져야 하다 약한 접촉형에 의해 - 이렇게 실제로 사용된 힘 보다는 실질적으로 더 약합니다. 인력은 또한 흡착된 가스 층이 대부분 그들의 유용한 범위를 점유할지도 모르다 표면에서만 작은 거리를 확장합니다. 그러므로, 견본 끝 별거가 성공적으로 유지될 때라도, 비접촉형은 접촉 또는 TappingMode 보다는 실질적으로 낮은 해결책을 제공합니다. 실제로, 조사는 흡착된 가스에 의해 견본 표면에 자주' 접촉 기술에 기인한 그것과 유사한 사용불능 자료와 견본 손상의 결과로 표면 장력, 당겨집니다. 더하여, 비접촉형은 밴 der Waals 힘이 지금 더 작기 조차 때문에 일반적으로 액체에 있는 일상적인 스캐닝, 생물학 견본을 위한 실질적 제한을 위해 특히 비실용적입니다. 공기 에 있는 TappingMode AFM 화상 진찰 TappingMode 화상 진찰은 번갈아 끝을 표면과 접촉하여 두고 표면의 맞은편에 끝을 끄는 것을 피하도록 그 후에 표면 떨어져 끝을 들어서 전통적인 스캐닝 형태의 제한을 고해상을 제공하기 위하여 극복합니다. TappingMode 화상 진찰은 대기에서 압전 결정을 사용하여 외팔보의 공명 주파수 육박하거나 갱신하는 전류를 고주파로 변환시켜서 공가 집합 실행됩니다. piezo 동의는 끝이 표면과 접촉하여 이지 않을 때 외팔보가 높은 진폭 (20nm 보다는 "자유 대기" 진폭, 전형적으로 더 중대한)로 전류를 고주파로 변환시키는 원인이 됩니다. 전류를 고주파로 변환시키는 끝은 표면으로 그 때 가볍게 만질 것을 시작될 때까지 이동됩니다, 또는 표면을 "두드리십시오". 스캐닝 도중, 수직으로 전류를 고주파로 변환시키는 끝은 번갈아 표면을 접촉하고 초당 사이클 50,000에서 500,000의 주파수에, 일반적으로 발사됩니다. 전류를 고주파로 변환시키는 외팔보가 간헐적으로 표면을 접촉하는 것을 시작되는 때, 공가 진동은 반드시 감소됩니다 (표면을 접촉하는 끝에 기인하는 에너지 손실 때문에 숫자 4). 진동 진폭에 있는 감소는 지상 특징을 확인하고 측정하기 위하여 이용됩니다. 
TappingMode 자유 대기에 있는 그리고 스캐닝 도중 공가 진동 진폭. TappingMode 가동 도중, 공가 진동 진폭은 되먹임 루프 (숫자 5) 옆에 유지한 불변의 것입니다. 
TappingMode 가동을 위한 구역 도표. 최선 진동 주파수의 선택은 원조된 소프트웨어이고 견본에 힘은 가장 낮은 가능한 수준 (도표 1과 숫자 6)에 자동적으로 놓이고 유지됩니다. TappingMode 명세. | | | 주파수 영역을 모십시오 | 10KHz에 1MHz | | 전압 범위를 모십시오 | 1mV RMS 잡음 레벨을 가진 0-20V | | 진폭과 주파수 조정을 모십시오 | 선정되는 디지털 방식으로. TappingMode 매개변수의 소프트웨어 통제 그리고 전시는, 반자동 화면상 최적화 빨리 허용합니다. | | 발견자 | RMS 에 DC 진폭 발견자는 단계 imdependent 진폭 신호를 제공합니다; 잡음 레벨 > 0.5Å RMS | | 외팔보 | 식각된 실리콘 외팔보; 60-400KHz 공명 주파수 | | 끝 견본 접근 | 자동화한 견본 접근은 가장 낮은 가능한 추적 힘에 TappingMode 가동으로 자동적으로 외팔보를 가져옵니다 | 
공가 곡 스크린은 최적 TappingMode 진동 주파수 선정에 있는 통신수를 원조합니다. 끝이 표면에 있는 융기 넘어갈 때, 외팔보는 전류를 고주파로 변환시키는 더 적은 방을 비치하고 있 진동의 진폭은 줄입니다. 끝이 불경기 넘어갈 때 반대로, 외팔보에는 전류를 고주파로 변환시키는 방 더 및 (최대 자유 대기 진폭에 접근하는) 진폭 증가가 있습니다. 끝의 진동 진폭은 NanoScope III 관제사 전자공학에 발견자 그리고 입력에 의해 측정됩니다. 디지털 방식으로 되먹임 루프는 그 때 끝 견본 견본에 일정한 진폭 그리고 힘을 유지하기 위하여 별거를 조정합니다. TappingMode는에서 표면 대로 본래부터 끝을 행하고는 및 스캐닝 도중 손상 초래하기 방지합니다. 접촉과 비접촉형과는 다른, 끝은 표면을 접촉할 때, 끝 견본 접착 힘을 극복하는 충분한 진동 진폭이 있습니다. 더구나, 지상 물자는 전단력에 의해 적용되는 힘이 항상 수직 이기 때문에 옆쪽으로 당겨지지 않습니다. TappingMode 기술의 또 다른 이점은 그것의 큰, 선형 운영 범위 (숫자 7)입니다. 수직 의견 체계가 이것에 의하여 고도로 안정된 시켜, 일상적인 재생 가능한 견본 측량을 허용하. TappingMode 화상 진찰을 토론하는 몇몇 참고는 이 신청 주의 끝에 열거됩니다. 
TappingMode를 위한 큰 선형 운영 범위의 비교 대 비접촉형을 위한 작은 운영 범위. 액체 에 있는 TappingMode AFM 화상 진찰 유사한 이점은 액체에 있는 TappingMode 가동으로 깨닫습니다. 이런 경우에, 그러나, 유동성 매체는 외팔보의 정상적인 공명 주파수를 감쇠해 경향이 있습니다. 대신, 전체 유동성 세포는 진동으로 외팔보를 몰기 위하여 전류를 고주파로 변환시킬 수 있습니다. 적합한 주파수가 (보통 초당 사이클 5,000에서 40,000의 범위 안에) 선정될 경우, 외팔보의 진폭은 끝이 견본을 두드릴 것을 시작될 경우, 공기에 있는 TappingMode 가동과 유사할 것이 줄일 것입니다. 한 번 외팔보는 진동, 일정한 진동 진폭을 유지하기 위하여 디지털 방식으로 의견 체계가 끝의 위치를 조정하는 NanoScope III로 놓입니다. 또 다시 공기에서 것과 같이, 전류를 고주파로 변환시키는 외팔보는 견본에 마찰과 전단력을 삭제합니다. 더하여, 반복적으로 표면을 접촉하고 끝을 당기기의 과정은 떨어져 높은 비율로 추적 힘을 최소값에 유지한 불변의 것인 허용합니다. TappingMode는 시간 저축과 개량한 심상과 측량 질의 결과로 접촉형에 있는 열 편류에, 기인한 힘 불안정성을 피합니다. 200pN 보다는 더 적은의 안정되어 있는 화상 진찰 힘은 TappingMode 가동 도중 측정되었습니다. 연약한 표면의 AFM 화상 진찰의 보기 숫자 8에서 14까지는 화상 진찰을 위한 TappingMode의 기능을 다양한 연약한 표면 설명합니다. 숫자 8에서 10까지는 TappingMode 두 환경 전부에 있는 상대적인 전통적인 접촉형을 위한 심상 질에 있는 극 개선을 설명하는 액체와 공기 둘 다에서 imaged 생물학 견본을 보여줍니다. 
TappingMode 심상은 말라리아 기생충의 trypanozome에서 kinetoplast DNA의 공기에서 검사했습니다. 
(남겨두는) 접촉형과 검사되는 액체 (완충기)에서 RNA 폴리메라이제의 TappingMode (적당한) 심상의 비교. 낮은 힘 액체 접촉형 조차에 일반 조흔 및 흐릿함이 TappingMode 유동성 심상에서 출석하 유의하십시오. 
물에 있는 TappingMode를 가진 돌비늘에 imaged Lambda 후방 III DNA. 견본은 손상 없이 이상 1 시간 동안 지속적으로 검사되었습니다. - 검사가 완료될 수 있기 전에 1 분 미만에 있는 손상을 초래되는 동일한 물자의 접촉형 스캐닝. 숫자 11는 병렬 비교를 사용하여 TappingMode 반도체 물자를 위한 상대적인 접촉형의 기능을 설명합니다. 
(a) 
(b) (a) 동일한 (100개의) 코피 웨이퍼를 위한 접촉 그리고 (b) TappingMode 심상. 양쪽의 경우에, 좌 심상은 첫째로 가지고 가고 검사 크기는 즉각 imaged 첫번째 검사에서 지역을 포함하기 위하여 두배로 되고 재 검사되었습니다. TappingMode 심상은 지상 변경 및 더 나은 해결책을 보여주지 않습니다. 반대로, 첫번째 검사의 손상을 입힌 지역은 숫자 11a에 있는 오른쪽 쉽게 보일 수 있습니다. 접촉형 화상 진찰은 실리콘 표면을 위해 극단적으로 일치하지 않습니다; 이 경우에는 물자는 스캐닝 끝에 의해 다른 경우에, 추가 산화물 성장 또는 더 미묘한 변화는 일어나는지도 모르는 그러나, 제거되었습니다. 지상 변경의 이 유형은 수시로 대부분의 연구원이 손상을 더 낮은 확대에 영향 받은 지역을 rescanning 검사하지 않기 때문에 미결에 갑니다. 숫자 12에서 14까지는 중합체 및 2개의 박막을 위한 TappingMode 심상입니다. 
숫자 12: 쇼핑 백에서 고밀도 폴리에틸렌의 TappingMode 심상. 심상에 있는 구조는 대략 30nm 두껍게 및 장력 강도를 증가하기 위하여 동일한 방향에서 동쪽으로 향하게 한 모두 인 중합체 얇은 판자입니다. 이 구조는 접촉형으로 특징이 표면의 맞은편에 끌기 끝에 의해 바꾸였기 때문에 보일 수 없었습니다. 675nm 검사. 
화학 수증기는 다이아몬드 (CVD) 필름을 예금했습니다. 필름 대형 도중, 다이아몬드의 씨결정은 박막을 생성하기 위하여 성장이 개시되는 CVD 공술서 약실에서 그 때 두는 실리콘 박편에 둡니다. 이 심상은 성장의 이른 개시에 필름을 보여줍니다. TappingMode 기술은 단면도 결정 표면에 씨결정을 이동하는 것을 피하기 위하여 더 정확하게 사용되고. 
산화된 실리콘 박편에 예금되는 두껍게 열로 증발된 금 필름, 60Å. 필름은 지속적인 필름 보다는 더 높은 긴장 감도를 가진 긴장 감지기를 건축하기 위하여 이용되었습니다. 개요 질 심상을 얻기 위하여, 긴요하 현미경 끝 손상 아닙니다 고해상 측량을 얻기 위하여 검사되는 표면 그러나 그것 접촉 표면. 이것은 whereTappingMode 화상 진찰 능가합니다입니다. 많은 물자를 위해, 이 기술은 견본 손상 없이 고해상 가능한 것 제공합니다. TappingMode 화상 진찰은 다양한 신청을 열고 새로운 물자 및 표면에 SPM의 응용성을 확장하는 것을 계속합니다. TappingMode AFM에 있는 끝 견본 힘에 더 많은 것 전통적인 접촉 AFM에 TappingMode 화상 진찰의 중요한 이점의 한개는 스캐닝 도중 생성된 낮은 힘입니다. 끝이 각 진동 도중서만 표면을 간단히 접촉하기 때문에, 견본을 찢을 수 있거나, 자료를 왜곡하거나 끝을 dull 끝에 의해 견본에 적용된 옆 쓸림힘이 없습니다. 짧은 접촉 힘은 사람이 예상할지도 모르다 이하 입니다. TappingMode에서 외팔보는 그것의 공명 주파수 육박하거나 갱신하는 전류를 고주파로 변환시킵니다. 일단 공가 진폭이 원한 세트 포인트에 안정되면, 견본은 단 하나 진동 주기 도중 증가시킨 진폭 때문에 작은 힘만 흡수해야 합니다; 2개의 연속적인 "꼭지 사이 i.e, 시간." TappingMode에서 사용되기 외팔보에는 고품질 요인 ("Q ")가 있기 때문에, 1개 주기에서 주어진 진폭은 전형적인 화상 진찰 조건 하에서 0.01nm에 관하여 단지 입니다. 이 작은 진폭 증가 때문에 힘은 손상 없이 대부분 견본에 의해 기울이거나 간색하기 위하여 흡수될 수 있습니다. 이 온화한 스캐닝 힘 때문에, TappingMode는 중합체, unbaked 감광저항 및 DNA, 뿐 아니라 수많았던과 같은 심상 견본 다른 허약한 견본 재생 가능하게 성공적으로 사용되었습니다. 더구나, 우리는 심상의 강직 없이 반복적으로 24 시간 기간에 실리콘 박편의 동일한 1mm 지구의 옹스트롬 수준 microroughness가 imaged 지속적으로 있고 또는 견본에 손상합니다. 마지막으로, 외팔보는 50KHz에서 500KHz에 주파수에 전류를 고주파로 변환시킵니다. 이 주파수에, 많은 표면은 (점성과 탄성을 지니는) stiff에 어울리고 더 쉽게 조사 끝에서 힘을 저항할 수 있습니다. 더 이 재산은 중합체 생물학 견본, 다른 사람과 같은 극단적으로 연약한 견본을 위한 견본 손상의 가능성을 감소시키고 끝 힘 때문에 견본의 더 적은 찡그림을 일으키는 원인이 됩니다. |