最初，開發的第一個(ge) 掃描探針技術是用於(yu) 處理導電探針：掃描隧道顯微鏡 (STM)，一種在表麵上掃描鋒利的鎢絲(si) 技術，同時控製 STM和表麵之間的隧道電流。1986 年獲得諾貝爾物理學獎的主要缺點是，掃描隧道顯微鏡僅(jin) 限於(yu) 導電表麵。

為(wei) 了將主要的 STM 樣品信息 - 形貌 - 從(cong) 導電表麵擴展到任意表麵，開發了掃描或原子力顯微鏡 (AFM)。為(wei) AFM 開發了一係列表征方法，並且表麵的電特性也成為(wei) 焦點。

由於(yu) 標準 AFM 探針材料不導電（它們(men) 要麽(me) 是絕緣的，要麽(me) 是快速形成絕緣表麵氧化層），因此 AFM和 AFM 懸臂必須塗有導電材料以允許電流流動。

在原子力顯微鏡的短暫曆史中，幾乎所有可用於(yu) 半導體(ti) 和 MEMS 製造技術的金屬或合金都已應用於(yu) AFM 探針。提供優(you) 異導電性的金屬易於(yu) 加工且相對便宜。然而，隻有少數材料占主導地位並繼續用於(yu) 標準導電 AFM 探針：最初用於(yu) 磁力顯微鏡的鈷鉻被用作導電層以及鉑，一種貴金屬，沒有形成最終形成的缺點絕緣 - 金屬氧化物。為(wei) 了增加鉑層的硬度，添加了少量（更硬的）銥。因此，通常，所有鍍鉑 AFM 探頭均由 95% 的鉑和 5% 的銥組成，通常表示為(wei) PtIr。金通常用於(yu) 提高 AFM 懸臂對功能化的適用性，將生物材料連接到 AFM。與(yu) 鉑金一樣，金是一種不會(hui) 形成氧化物的貴金屬，但它比鉑金柔軟得多，並且比鉑金更容易從(cong) AFM擦掉。通常，由於(yu) AFM磨損效應，所有金屬塗層都不適合在接觸模式 AFM 中使用更長的時間。金屬塗層通常應用於(yu) 提升模式 AFM 技術，如靜電力顯微鏡或開爾文探針力顯微鏡。由於(yu) AFM磨損效應，所有金屬塗層都不適合在接觸模式 AFM 中長時間使用。金屬塗層通常應用於(yu) 提升模式 AFM 技術，如靜電力顯微鏡或開爾文探針力顯微鏡。由於(yu) AFM磨損效應，所有金屬塗層都不適合在接觸模式 AFM 中長時間使用。金屬塗層通常應用於(yu) 提升模式 AFM 技術，如靜電力顯微鏡或開爾文探針力顯微鏡。

為(wei) 了克服相對較軟的金屬塗層的磨損問題，正在使用許多其他更耐用的塗層：用 極硬的金剛石塗層塗覆 AFM 探針需要一定的厚度，這導致 AFM半徑通常在 100 nm 範圍內(nei) . 此外，與(yu) 金屬相比，金剛石的電導率大約小 10 倍。在電導率、硬度和分辨率方麵的折衷方案是矽化鉑 AFM 探針。

金剛石塗層

鑽石，堅硬的材料，一種極其持久的塗層。

鉑銥塗層

半徑小，導電性好。

鉑矽化物 AFM

半徑小，導電性好，耐磨性能好。

使用導電 AFM 探針的 AFM 應用主要分為(wei) 兩(liang) 個(ge) 領域：首先，AFM 探針與(yu) 表麵接觸並發生電流的方法。其次，靜電或升降模式技術。

導電 AFM (c-AFM)在接觸模式下進行。基本上，導電塗層的 AFM 探針與(yu) 樣品表麵接觸，並在 AFM 和樣品之間施加偏置電壓。測得的電流提供有關(guan) 掃描區域的電氣特性的信息。根據方法，明確定義(yi) 的力施加到 AFM 。因此，用於(yu) 這些應用的導電塗層必須表現出良好的耐磨性

掃描電容顯微鏡 (SCM)用於(yu) 繪製半導體(ti) 樣品中的載流子濃度圖。其原理是形成金屬氧化物半導體(ti) (MOS) 電容器結構，其中導電 AFM 充當電容器的“金屬"部分。通過施加疊加的直流和交流電壓，可以分析摻雜原子的類型和數量。通常，此處使用具有中等剛度的 AFM 懸臂梁，其剛度足以確保穩定的接觸，從(cong) 而保證一致的電容器麵積。金剛石或矽化鉑等耐磨塗層可用於(yu) 任何類型的 AFM 懸臂上的 SCM 應用。我們(men) 推薦 CDT-CONTR或PtSi-CONT、  CDT-FMR或PtSi-FM、  CDT-NCHR或 PtSi-NCH以及 用於(yu) 掃描電容顯微鏡的多合一 DD AFM 探針。

導電 AFM (c-AFM)、隧道 AFM (TUNA)、IV 光譜：隻需將偏置電壓施加到 AFM 或樣品，就可以觀察到局部電導率或其變化。c-AFM 和 TUNA 的原理是相同的，c-AFM 是更一般的描述，而 TUNA 通常與(yu) 絕緣層的表征有關(guan) 。在 c-AFM 中，通常隻能觀察到幾個(ge) 數量級的電流，而 TUNA 電流的範圍可以從(cong) 極低的隧穿電流變化到絕緣層的高擊穿電流。此外，絕緣層的表征可以以不同的方式進行。通過施加恒定的偏置電壓或通過在掃描的固定位置增加電壓。這種技術稱為(wei) IV 光譜法。同樣，耐磨塗層如 根據應用的不同，在各種 AFM 懸臂梁上摻雜金剛石或 矽化鉑是 c-AFM 和 TUNA 應用的選擇。

掃描擴散電阻 (SSRM)：獲得半導體(ti) 摻雜劑和 pn 結位置信息的第二種方法是 SSRM。在其宏觀版本中，具有定義(yi) 半徑和間距的 2 根針通過原生氧化物壓入半導體(ti) 。施加定義(yi) 的電壓並測量電流。通常，表麵以非常淺的角度傾(qing) 斜，因此可以獲得高空間分辨率。在 SSRM 中，由於(yu) AFM 的小半徑，不需要樣品製備（斜切）。對樣品的橫截麵進行掃描擴散阻力。為(wei) 了穿透原生氧化物，需要具有非常高的力常數的 AFM 懸臂。隻有金剛石作為(wei) 導電塗層能夠承受 SSRM 的高強度。通常CDT-NCHR , DDESP或 All-In-One-DD用於(yu) SSRM。

與(yu) 與(yu) 樣品接觸執行的 c-AFM 應用相反，所謂的提升模式技術是在第一行掃描中記錄形貌的應用，並且在樣品上方明確定義(yi) 的高度回溯期間，記錄樣品上帶有電荷的帶電 AFM 探針。對於(yu) 這些應用，使用中等硬度的 AFM 懸臂：足夠堅硬以確保適當的交流或輕敲模式形貌成像，並且足夠柔軟以檢測 AFM 和樣品之間的電場變化。由於(yu) 這些模式的磨損較低，因此此處使用具有高導電材料（如鉑或矽化鉑）的薄塗層。

在靜電力顯微鏡（EFM）中。在掃描的一個(ge) 方向期間以 AC 或輕敲模式 AFM 對形貌進行成像後，AFM 被抬起並在表麵上方以定義(yi) 的高度回溯。偏置導電塗層 AFM 探針上的電荷通過靜電力與(yu) 樣品上的電荷相互作用。如果電荷分布發生變化，則電力梯度會(hui) 發生變化，並且 AFM 懸臂會(hui) 彎曲，這通過激光偏轉來檢測。

開爾文探針力顯微鏡（KPFM）。KPFM 的工作原理與(yu) EFM 類似。此外，在提升的掃描軌跡中，AC 電壓被施加到 AFM，從(cong) 而產(chan) 生電容力。通過添加和映射另一個(ge) 直流電壓來補償(chang) 這種電容力，可以提供有關(guan) 所研究材料的功函數的信息。

對於(yu) 所有提升模式技術、靜電力顯微鏡和開爾文探針力顯微鏡，建議在中等硬度軟攻絲(si) 或力調製 AFM 懸臂上塗有低電阻率材料（如鉑或矽化鉑）的 AFM 探針（PtSi-FM、PPP- EFM，EFM，ElectriMulti75-G）。