第6章

掃描式磁力顯微鏡(MFM)

1.     原理

掃描式磁力顯微鏡是Tapping Mode和 Lift Mode 的操作應用，掃描前必須將探針磁化，然後先以Tapping Mode取得高度變化的影像，然後再利用 Lift Mode 量測存在表面上方的磁場分布，因為探針已經經過磁化所以在表面上方掃描時只會感應有磁場的區域。

2.應用

分析磁記錄材料(圖6-1)，磁性薄膜的表面磁區及磁壁分布，如鈷薄膜上的非對稱 Bloch 磁壁及 cross-tie 磁壁有共存現象(圖6-2)與結構缺陷所產生的磁性結構(圖6-3)。

圖6-1 分析磁記錄材料[3]

圖6-2鈷薄膜上的非對稱 Bloch 磁壁及 cross-tie 磁壁[3]

圖6-3 結構缺陷所產生的磁性結構 [3]

由於AFM具有原子級的解析度，是各種薄膜粗糙度檢測，及微觀表面結構研究的重要工具，並且也很適合與掃描電子顯微鏡相搭配，成為從mm至nm尺度的表面分析儀器；而AFM亦可在液體環境中操作，更可用來觀測材料表面在化學反應過程中的變化，以及生物活體的動態行為，可廣泛應用於生物科技及醫學科技上。另外就是AFM亦可應用於奈米結構之製作與加工，目前已有多種可行方法，應用於超高密度記憶裝置及次微米電子元件的製作。

由以上比較結果可知，原子力顯微鏡是發展生物科技與微奈米科技的重要分析利器；隨著科技的發展，元件的微小化已是時代趨勢，「顯微觀察」成為驗證研究結果的一項重要數據，儀器主要功能包括：

(1). 可掃描半導體與非導體固體材料試片的表面型態立體影像及結構表面粗糙度影像。(圖6-4)

(2). 可進行液態掃描仿生分子陣列及生物試片。(圖6-5)

(3). 可進行光碟片等磁紀錄器掃描。(圖6-6)

(a)

(b)

圖6-4 物體表面型態及粗糙度量測

圖6-5 仿生分子陣列及生物試片

圖6-6光碟片等磁紀錄器掃描