压力显微镜（一）

压力显微镜（一）

压电力显微镜（Piezoresponse Force Microscopy，简称PFM）是一种基于原子力显微镜（AFM）的扫描探针技术，它用于研究材料的压电性质，即材料在电场作用下产生的形变（逆压电效应）或在机械应力作用下产生的电荷（正压电效应）。

PFM技术可以用于表征压电材料和铁电材料的局部压电性质，包括压电系数、铁电极化以及电畴结构等。

以下是PFM的工作原理：

1. 探针与样品接触：PFM使用一个导电的AFM探针与样品表面接触。探针通常由硅或硅氮化物制成，并且其端头非常尖锐，以实现纳米级别的空间分辨率；

2.  施加交流电压：在PFM测量中，一个交流（AC）电压信号被施加在探针和样品之间。这个电压信号会引起样品表面由于逆压电效应而产生周期性的形变；

3.  检测形变：由于逆压电效应，样品在施加的AC电场作用下会发生微小的膨胀或收缩形变。这些形变导致与样品接触的AFM探针发生偏转；、

4. 振幅和相位检测：探针的偏转信号被检测并记录下来。锁相放大器用于检测和放大与施加的AC电压同相的信号。锁相放大器可以提取出与样品压电响应相关的振幅和相位信息。振幅：PFM振幅信号反映了样品的压电响应强度，即样品在单位电压下的形变大小，与压电系数相关。相位：PFM相位信号提供了关于样品极化方向的信息，反映了样品中电畴的极化状态；

5. 成像：通过在样品表面上扫描探针并记录每个点的PFM振幅和相位，可以获得样品表面的压电响应图，即压电畴的分布图。