一、测试介绍：

原子力显微镜 (AFM) 是一种高分辨率形式的扫描探针显微镜，也称为扫描力显微镜 (SFM)。该仪器使用末端带有尖锐尖端的悬臂扫描样品表面，当探针扫描样品表面时，针尖和样品之间的吸引力或排斥力通常以范德华力的形式存在，但也可以是其他一些形式，例如静电和疏水性/亲水性，导致悬臂偏转， 偏转由激光测量从悬臂反射到光电二极管中。随着其中一个光电二极管收集更多的光，它会产生一个经过处理的输出信号，并提供有关悬臂垂直弯曲的信息。然后将此数据发送到扫描仪，该扫描仪控制探头在表面上移动时的高度。然后可以使用扫描仪应用的高度变化来生成样品的三维地形图。

二、设备原理：AFM是用一端固定而另一端装有纳米级针尖的弹性微悬臂来检测样品表面形貌的。

将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。

AFM利用照射在悬臂尖端的激光束的反射接收来检测微悬臂的形变。由于光杠杆作用原理，即使小于0.01nm的微悬臂形变也可在光电检测器上产生 10nm左右的激光点位移，由此产生的电压变化对应着微悬臂的形变量，通过一定的函数变换便可得到悬臂形变量的测量值。

可以获得材料表面的3D形貌、表面粗糙度和高度等信息。在半导体工业领域，可以用于检测基片表面抛光缺陷、图形化结构

三、三种操作模式

原子力显微镜的工作模式是以针尖与样品之间的作用力的形式来分类的。主要有以下3种操作模式：接触模式（contact mode) ，非接触模式（ non - contact mode) 和敲击模式( tapping mode）。

接触模式

非接触模式

敲击模式

四、样品要求说明：

1. 样品状态：可为粉末、块体、薄膜样品；

2. 粉末样品：颗粒一般不超过5微米，提供20mg，液体不少于1ml，尺寸过大请提前咨询客户经理；

3. 粉末/液体样品请务必备注好制样条件，包括分散液，超声时间及配制浓度；

4. 薄膜或块状样品尺寸要求：长宽0.5-3cm之间，厚度0.1-1cm之间，表面粗糙度不超过5um，一定要标明测试面！

5. 测试压电、表面电势的材料需要将样品制备在导电基底上，基底大小大于0.5*0.5cm。其他问题请咨询客户经理。

五、AFM测试案例：

不同层厚石墨烯 原子力显微镜图像