原子力顯微鏡有哪幾種工作模式?試述其工作原理。
答案：原子力顯微鏡有接觸模式和輕敲模式，它們的工作原理分別為如下幾沖。
1)接觸模式
壹個對力非常敏感的微懸臂壹端固定，另壹端有壹個微小的探針，當探針輕微地接觸樣品表面時，由於針尖尖端原子與樣品表面原子之間存在極微弱的排斥力(10-8～10-7N)，如果用壓電陶瓷掃描控制器使針尖與樣品表面之間產生相對掃描，則樣品表面原子的高低起伏就會使微懸臂發生彎曲變形，形變量可用光杠桿或隧道電流方法進行檢測，最終將形變信號轉換成電信號，並反饋給掃描器的控制電路以改變掃描器的Z軸驅動電壓，使掃描器在垂直方向上移動，從而調整針尖與樣品之間的距離，使微懸臂彎曲的形變量在水平方向的掃描過程維持恒定，也就是使探針壹樣品之間的作用力保持恒定。在此反饋機制下，記錄探針掃描樣品表面的整個過程中掃描器Z軸驅動電壓的變化，就可以推知樣品的麥面形貌。
2)輕敲模式
用壹個壓電陶瓷元件驅動微懸臂振動，其振動頻率恰好高於探針的最低機械***振頻率(約50kHz)。由於探針的振動頻率接近其***振頻率，因此它能對驅動信號起放大作用。當把這種受迫振動的探針調節到樣品表面附近(2～20nm)時，探針與樣品之間會產生微弱的吸引力。在半導體和絕緣體材料上的這壹吸引力，主要是凝聚在探針尖端與樣品間的表面張力或範德華吸引力。雖然這種吸引力比在接觸模式下記錄到的原子之間的斥力要小1000倍，但這種吸引力電會使探針的***振頻率降低，驅動頻率和***振頻率的差距增大。探針尖端的振幅減小。當探針經過表面隆起的部位時，這些地方吸引力增強，其振幅減小：而經過表面凹陷處時，其振幅增大。振幅的變化可以用光學或電學的方法檢測出來。反饋系統根據振幅變化情況改變壓電掃描器的z軸驅動電壓，從而使振幅(也就是使探針與樣品表面的間距)保持恒定。同接觸式壹樣，用z軸驅動電壓的變化來表征樣品表面形貌。