СЗМ метод

    Бесконтактная ЭСМ.

В общем случае Электро-силовая Микроскопия (ЭСМ) может быть использована в нескольких вариантах, в зависимости от типа исследуемого образца и вида необходимой информации.
Наиболее распространена из них Бесконтактная ЭСМ, основанная на двухпроходной методике.  На втором проходе кантилевер приводится в колебательное состояние на резонансной частоте, при этом кантилевер заземлен или находится при постоянном смещении  V. Емкостная сила взаимодействия зонд-образец (или скорее ее производная) приводит к сдвигу резонансной частоты. Соответственно амплитуда колебаний кантилевера уменьшается и фаза его колебаний сдвигается [1]. При этом и амплитуда и фаза колебаний могут быть измерены и использованы для отображения распределение электрического потенциала по поверхности образца.
Этот метод ССМ обладает определенными преимуществами по сравнению с Методом Зонда Кельвина (МЗК).  Отображение отклонений амплитуды или фазы определяются емкостной зонд-образец силовой производной, т.е. второй производной емкости зонд-образец. В результате Бесконтактная ЭСМ приводит к более высокому разрешению поскольку отношение паразитной емкости конуса зонда и плоской части кантилевера к полезной емкости кончик зонда-образец минимизируется [2, 3]. 

    Ссылки  

1. J. Appl. Phys. 61, 4723 (1987). 
2. Appl. Phys. Lett. 52, 1103 (1988).
3. Nanotechnology 12, 485 (2001).

    Контактная ЭСМ.

Как и в Бесконтактной ЭСМ в Контактной ЭСМ на кантилевер подается смещение V_tip=V_dc + V_ac sin(wt), где  V_ac напряжение возбуждения колебаний. Сканирование проводится в соответствии с обычным Методом Постоянной Силы с одновременным измерением электрических сил. Т.н. емкостная сила F_cap(z) между зондом и поверхностью, находящейся при потенциале V_s , равна

F_cap(z) =(1/2) (V_tip - V_s)²(dC/dz)

где C(z) является емкостью зонд-поверхность, зависящей от геометрии зонда, рельефа поверхности и расстояния зонд-поверхность. 
В Контактной ЭСМ регистрируется влияние первой гармоники F_cap(z) на колебания кантилевера.  
Контактная ЭСМ может быть использована для исследований полупроводниковых структур. Ток текущий через контактную область увеличивает эти силы, но незначительно, т.к. обычно слой оксидов на острее и на поверхности образца тонкий (несколько нанометров).
В качестве примерa представлены данные измерений GaAlAs гетероструктур. 

    Ссылки

Rev. Sci. Instr. 70, 1735 (1999).