应用描述
Kelvin探针力显微镜(缩写为KPFM, KFM或SKFM)是一种基于原子力显微镜(AFM)的技术:用于检测纳米级材料和器件的电子性能。亚博网站下载
KPFM通过暴露电容静电力来量化样品表面和AFM探针之间的局部接触电位差(CPD)。
在涉及金属表面的情况下，KPFM信号直接与材料的功函数有关，而半导体CPD的关系将朝向光敏薄膜的半导体或表面光电压（SPV）的掺杂轮廓。
本页详述的大多数KPFM方法称为闭环单通技术，其中局部CPD的主动跟踪和成像并联与表面形貌或其他力贡献。
开环变型KPFM被认为是静电力显微镜(EFM)的扩展，其中正弦电调制带来三个光谱分量:一个静态直流项和两个交流分量在偏置调制频率的一次谐波和二次谐波。
当CPD的主动跟踪不是由反馈环路执行时，它的值可以从双谐波(DH-KPFM)模式的2个交流分量计算;这对于记录在液体中的测量特别有用。
测量策略
在传统的KPFM设置中，在直流电压上叠加一个探测交流偏置电压，在针尖和样品之间产生一个静电力，可以用标准锁相检测技术记录(见图)。
图1。典型的FM-KPFM测量方案，其中机械共振信号在电偏置调制频率被解调。所有KPFM模式都需要在V状态下的电气驱动交流+ V.DC.而偏置反馈只作用于VDC.并记录下来以绘制表面电位。通过扫描直流偏置电压，可以重建CPD抛物线。V交流调制用于通过最小化用锁定放大器或PLL测量所产生的力调制的X分量来找到抛物线的最大值。图像信用：苏黎世仪器
根据测量方案(见表)，将适当解调的力分量或力梯度通过PID回路，从而控制直流偏置电压以限制静电力。
当静电贡献被应用的直流源抵消时，就得到了感兴趣的CPD值。
许多现有的KPFM模式可以分为两类，特别是调幅KPFM (AM-KPFM)和调频KPFM (FM-KPFM)。
AM-KPFM模式是坚固和简单的应用，但它们的分辨率是抑制了大杂散电容从锥和悬臂几何。AM-KPFM可以帮助大和快速的表面检查，通常可以在较小的交流驱动电压下工作。
由于其力量梯度灵敏度，FM-KPFM模式解锁了极限表面电位分辨率，但是当粗糙表面稳定条件下的优化和操作时，它们并不简单。
在空气中外差的FM-KPFM和在真空中2ω耗散的KPFM (2ω d -KPFM)的最新技术进展已经成为定量测量的先进方法的特征，因为这些模式不太容易被人为干扰。
相反，与更多传统的双通技术 - 一个用于地形的通行证，一个用于静电贡献的通行证 - 单通测量极限偏压在地形中的偏置伪像，增强了表面电位分辨率，缩短了测量时间。
随着单通式KPFM技术的许多参数需求急性调整，苏黎世仪器Labone®控制软件保障了整个优化过程，使其更加系统化和一致性。
这是在各种谐波或频率，相移器以及多个反馈循环和参数扫描功能中设置多个解调器的结果。
选择苏黎世仪器的好处
- 使用单一仪器，任何闭环或开环KPFM模式都可以通过重新加载设置来切换模式来测量。
- 快速最大化信噪比的最佳参数设置是可能的，这要归功于高水平的自动化，能够扫描关键参数，包括移相器和频率混频器。
- PID顾问可以在未经事先知识或手动调整增益参数的情况下进行偏置反馈循环的优化。
- 苏黎世仪器适用于任何类型的第三方显微镜，只要有电驱动和检测的访问。
这些信息已经从苏黎世仪器提供的材料中获取、审查和改编。亚博网站下载
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