納米科技是 20 世紀(jì)末發(fā)展起來的一門新興、交叉學(xué)科，而在納米科技中，納米檢測(cè)手段和工具是必不可少的。1986 年，原子力顯微鏡（Atomic ForceMicroscope，簡稱 AFM） 一俟誕生，便迅速成為了納米檢測(cè)的最為重要的工具之一。

本文將重點(diǎn)討論原子力顯微鏡在檢驗(yàn)檢疫工作中的相關(guān)應(yīng)用。由于原子力顯微鏡的成像原理和光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡原理完全不同，使其在特定領(lǐng)域有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，主要優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）成像分辨率較高，橫向分辨率可達(dá)到 1nm，縱向分辨率達(dá) 0.1nm；

（2）可以在液體環(huán)境下，對(duì)細(xì)胞、組織、微生物等等進(jìn)行活體成像；

（3）樣品制備比較簡單；

（4）價(jià)格相對(duì)便宜。

原子力顯微鏡的應(yīng)用AFM 獨(dú)特的成像方式和具有納米水平的分辨率，使其具備了其他分析儀器不具備的功能，在眾多科學(xué)領(lǐng)域中得到迅速的發(fā)展和應(yīng)用，尤其在材料科學(xué)領(lǐng)域和生命科學(xué)領(lǐng)域。例如金屬、半導(dǎo)體材料、微電子、納米材料、計(jì)算機(jī)材料、物理、化學(xué)和生命科學(xué)等。利用激光在存儲(chǔ)介質(zhì)上進(jìn)行讀和寫的操作，成為信息時(shí)代重要技術(shù)手段。原子力顯微鏡在檢驗(yàn)存儲(chǔ)介質(zhì)以及讀寫操作方面都發(fā)揮著極其重要的作用。

1968年，Ovshinsky 首次報(bào)道了硫系薄膜材料 (Chalco－genide) 具有可逆的無序－有序記憶現(xiàn)象，使 Te 基合金用于光存儲(chǔ)材料成為可能。1971 年，F(xiàn)einleib利用聚焦激光束實(shí)現(xiàn)了薄膜在微米尺度的區(qū)域內(nèi)的晶態(tài)相與非晶態(tài)相之間的可逆轉(zhuǎn)換，使得以激光光致相變?yōu)榛A(chǔ)的可擦寫光存儲(chǔ)技術(shù)逐漸成為人們研究的熱點(diǎn)。此后，許多科技工作者和材料學(xué)家都致力于這方面的研究，涌現(xiàn)了一大批具有可逆光存儲(chǔ)性能的相變新材料。這些材料主要分為 Te 基、Se 基和 InSb 基合金 3大類，其中 Te 基合金成為一類最有發(fā)展前途的可逆相變光存儲(chǔ)材料。目前研究最多的是 Ge-Sb-Te 三元合金和 In-Ag-Sb-Te 四元合金。

Tao Zhang 等選擇了 Ge2Sb2Te5 材料作為讀寫膜，對(duì)原子力顯微鏡進(jìn)一步改造，把 VCSEL 激光器接到原子力顯微鏡針尖上，使其成為了“讀”和“寫”的有力工具，并取得了初步的研究成果。圖 2 為 Ge2Sb2Te5薄膜在 100℃和 300℃下的原子力顯微鏡圖片。通過觀察薄膜的粗糙度、顆粒度等信息，可以指導(dǎo)我們得到最佳的存儲(chǔ)薄膜制備條件。圖 3 為在 Ge2Sb2Te5 薄膜光寫入以后，再利用原子力顯微鏡對(duì)其進(jìn)行成像以后的讀寫結(jié)果?？梢?，有了原子力顯微鏡的幫助，會(huì)得到理想的檢驗(yàn)結(jié)果。

ZnO 是Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體，具有六角形纖鋅礦結(jié)構(gòu)，是一種很有前途的紫外光電器件材料。ZnO 的能隙約為 3.36eV，激光束縛能量約為 60meV。ZnO 薄膜具有優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)、壓光、壓電性能，以及化學(xué)穩(wěn)定性和高熔點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種光散射儀器、光探測(cè)儀器、場(chǎng)致發(fā)光儀器、非線性光學(xué)儀器、太陽能電池等等。

自從 1997 年 Tang 等報(bào)道了 ZnO 薄膜的紫外受激發(fā)射現(xiàn)象以后，ZnO 再次成為當(dāng)今半導(dǎo)體材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。人們把各種現(xiàn)有的成膜技術(shù)應(yīng)用于 ZnO的制備，如分子束外延、化學(xué)氣象沉積、脈沖激光沉積、溶膠-凝膠和磁控濺射等等。目前，對(duì) ZnO 的研究取得了許多有價(jià)值的研究成果，如 R.Al.Asmar 等 人用脈沖激光沉積制備 ZnO 薄膜，并分析不同基底溫度對(duì) c 軸取向結(jié)晶度的影響；Liu Zhiwen 等人用磁控濺射制備 ZnO 薄膜，并分析 ZnO 薄膜的生長動(dòng)力學(xué)。原子力顯微鏡以其強(qiáng)大的功能和極高的分辨率成為光電材料的有力研究工具。張濤等報(bào)道了利用原子力顯微鏡對(duì)不同氧分壓下制備的 ZnO 薄膜成像結(jié)果。圖 4 中自上而下氧分壓逐漸增大，右邊的圖像為左邊的 3D 效果圖。從圖 4 可以看出，ZnO 薄膜結(jié)晶度良好，顆粒分布均勻，成膜質(zhì)量比較高，具有良好的 c 軸取向。ZnO 薄膜顆粒度隨 O2 分壓的增加而減小。因?yàn)?O2 分壓的增加，氧空位和鋅間隙逐漸減少，導(dǎo)致 ZnO 顆粒減小。ZnO 薄膜的 RMS 粗糙度同樣隨著 O2 分壓的增加而減小。