PFM(压电力显微镜)

简介

压电力显微镜是在商用原子力显微镜的基础上配备四象限光探测器、导电探针、函式发生器和两个锁相放大器。PFM的探针以接触模式对试样进行扫描，信号发生器所产生的交流电压施加于PFM探针与试样底电极之间，PFM微悬臂背面所反射的雷射束强度变化由PSD探测，所探测的信号反映了压电振动信息，该信号送入锁相放大器，锁相内部的参考信号与试样底电极相连线。

原理

压电力显微镜(PFM)即是在AFM基础上发展起来利用原子力显微镜导电探针检测样品的在外加激励电压下的电致形变数的显微镜。为了有效的提取出PFM信号，通常会对探针施加某一固定频率(远低于探针共振频率)的激励信号，通过锁相放大器对PFM信号进行提取。而常规的PFM测试中，激励电压一般为10V左右，所获得的PFM形变信号非常的微弱(pm量级)，几乎和探针的热噪声相当，这极大的限制了PFM信号的稳定性和灵敏度。利用PFM可以获得铁电材料的以下信息：静态电畴结构、电畴反转行为、慢弛豫过程、微区电滞回线。

套用

压电回响力显微技术在生物材料与铁电材料等的成像、许多材料的机电耦合行为、如生物基细胞膜和蛋白质、铁电和压电材料等都可以用压电力显微镜来表征。这一成像技术在开发基于铁电畴变等的新型电子设备方面引起了极大的关注，在对将来电脑存储等领域的诸多套用方面的发展有着巨大的潜力。压电回响力显微技术是在扫描探针显微镜的基础上，在接触式扫描过程中对探针施加一个交流电压，利用材料自身逆压电效应来探测样品表面形变的一类技术总称。压电回响力显微技术已经成为铁电材料研究的重要手段，广泛套用于纳米尺度畴结构的三维成像、畴结构的动态研究、畴结构控制和微区压电、铁电、漏电等物理性能表征等领域。其最大的优势就是同时具有极高的解析度（~10-20 nm）和灵敏度（~0.1 pm/V）。