非接触扫描力显微镜中相互作用的鉴别与分析

本文提出了一种分离和定量表征非接触扫描力显微镜中静电和范德华力贡献的方法。该方法基于同时测量铰臂偏转、振幅和频率偏移作为函数的 tip-sample 电压和 tip-sample 距离，以及高级数据处理。数据在固定横向位置下获取，电压作为快速扫描，tip-sample 距离作为慢速扫描。由于静电相互作用对 tip-sample 电压的二次依赖，范德华力可与静电力分离。通过合适的数据处理，可从力和频率偏移数据中确定范德华相互作用、电容以及接触电位作为 tip-sample 距离的函数。 resonance 频率偏移测量结果信噪比极高，测量量的绝对校准；而铰臂偏转的获取允许确定 tip-sample 距离。本文提出的范德华力和静电相互作用的分离和定量分析结果具有精确且可重复的测量，将显著改善对 SFM 数据的解释，并在 SFM 中对纳米尺度性质的表征中产生实质性贡献。