thumb|W mikroskopii siłowej Kelvina przewodzący wspornik przesuwa się nad powierzchnią na stałej wysokości w celu odwzorowania pracy wyjścia powierzchni|skaluj=1.5 Kelwinowska mikroskopia siły sondy (KPFM, z ) – technika mikroskopii skaningowej, będąca odmianą mikroskopii sił atomowych (AFM), umożliwiająca mapowanie lokalnych różnic elektrycznych potencjałów kontaktowych i pracy wyjścia powierzchni materiałów z nanometrową rozdzielczością, mierząc prąd sondy z dokładnością do pojedynczych elektronów. Technika KPFM pozwala badać materiały przewodzące, półprzewodniki, izolatory oraz biologicznych.

Zasada działania KPFM mierzy różnicę elektrycznych potencjałów kontaktowych (CPD, z ) między sondą AFM a powierzchnią próbki. Sonda nie dotyka próbki, a układ próbka-sonda jest traktowany jako kondensator. Różnica pracy wyjścia próbki i sondy powoduje zgromadzenie się ładunku na sondzie oraz powstanie sił elektrostatycznych działających na sondę, co wywołuje jej drgania. Sonda zasilana jest napięciem będącym sumą napięcia stałego (DC) i zmiennego (AC). Poprzez modulację AC oraz odpowiednią korekcję DC można uzyskać mapę lokalnego potencjału powierzchniowego. Technika występuje w dwóch wariantach: AM-KPFM (modulacja amplitudy) oraz FM-KPFM (modulacja częstotliwości), różniących się metodą detekcji sygnału.

Zastosowania KPFM znalazła zastosowanie w różnych dziedzinach, np.: materiały półprzewodnikowe – mapowanie różnic pracy wyjścia między ziarnami i defektami w nanostrukturach półprzewodnikowych. korozja i powłoki ochronne – ocena lokalnych zmian potencjałów związanych z procesami korozji. materiały dielektryczne – pomiar rozkładu ładunku i lokalnych pól na powierzchni.

Historia Technika ta jest rozwinięciem elektrometru kwadrantowego, zwanego sondą Kelwina (na cześć jego wynalazcy), służącego do dokładnego pomiaru różnic potencjałów kontaktowych między materiałami przewodzącymi. W latach 90. XX wieku metoda została połączona z mikroskopią siły atomowej, umożliwiając nanoskalowe mapowanie potencjałów powierzchniowych.

Zobacz też

fotowoltaiczny potencjał powierzchniowy mikroskop sił atomowych mikroskop SPM

Przypisy

Kategoria:Mikroskopy