静电斑块力评估对开尔文探针力显微镜横向分辨率的依赖性
介观与纳米尺度物理
2025-01-22 v1 应用物理
摘要
开尔文探针力显微镜（KPFM）广泛用于测量样品表面的电势，由此可计算静电斑块力。然而，由于KPFM测量代表样品局部电势的加权平均，评估的准确性关键取决于该方法的精度和横向分辨率。在本文中，我们使用解析和数值方法研究了这种平均效应在斑块力估计中的影响。首先，我们推导了斑块电势的相关函数，并建立了在平行板几何构型中计算静电斑块力的公式，考虑和不考虑KPFM测量效应两种情况。因此，建立了一种解析方法，用于在给定斑块电势统计参数和KPFM横向分辨率的条件下确定斑块力评估的准确性。其次，采用数值模拟来探索在更真实条件下估计斑块力对KPFM横向分辨率的依赖性。解析和数值结果均显示斑块力估计对斑块特征尺寸、电势涨落和KPFM横向分辨率具有类似的依赖性。还发现，随着极板间距的增加，斑块力的低估对KPFM分辨率的敏感度降低。本研究的结果可为使用KPFM准确评估静电斑块力提供有用的指导。
引用
@article{arxiv.2411.01733,
title = {Dependence of Electrostatic Patch Force Evaluation on the Lateral Resolution of Kelvin Probe Force Microscopy},
author = {Kun Shi and Pengshun Luo and Jinquan Liu and Hang Yin and Zebing Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.01733},
year = {2025}
}