压电响应力显微镜
压电响应力显微镜（Piezoresponse Force Microscopy，PFM）简称压电力显微镜，是检测铁电样品微区压电性能的一种新技术。
铁电材料是一类以机电能量转换为主要特征兼具多重物理效应的功能材料，其压电效应、热释电效应等已在微电子、光电子和微机电系统等高新技术领域得到了广泛的应用, 成为非常重要的基础性材料。
近年来，基于原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，AFM）、扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscopy，SPM）的各种表征新技术发展非常迅速， 适应了当今材料和器件进行非破坏性、亚表面和微区表征的要求，其中压电响应应力显微术不仅克服了以往畴结构观察技术的缺点与不足，实现了对表面形貌和相应区域纳米尺度三维畴结构的同步成像，并在畴结构控制操作、外场下的畴结构动态研究以及对微区的铁电、压电等物理性能成像和定量化表征方面都显示出了独特的优点。
压电响应力显微镜是原子力显微镜的一种功能扩展，它在基于原子力显微镜的接触模式基础上，利用导电探针对样品施加可控的电场，并从探针处接收样品对该电场的响应。由于原子力探针的针尖只有10nm量级的尺度，因此，不但施加在样品表面的电场是高度局域的，从探针处得到的样品对该电场的响应也是高度局域的，这就使得压电响应力显微镜具有纳米级的空间分辨能力，克服了以往畴结构观察技术的缺点与不足，实现了对表面三维形貌和相应区域纳米尺度畴结构的同步成像。
本原纳米仪器的压电响应力显微镜原理如下图所示：
在硬件上，压电力显微镜实际上是在原子力显微镜基础上，将其基本信号开放出来，利用锁相放大技术，通过导电探针对样品施加高频的交变电场，此交变电场将引起铁电样品几何尺度产生相应周期变化，原子力探针对样品表面进行扫描检测，探针形变的低频部分是由样品表面的起伏引起的，代表了样品的表面形貌；而与交变电场同频率的探针法向和切向运动的高频信号的幅值和相位变化，则代表了样品对应区域的平面外（即与样品表面垂直）和平面内（即与样品表面平行）的畴图像，这在量化的角度上分别与压电系数d33和d31相关。
利用压电响应力显微镜可以在纳米尺度上得到样品的铁电畴微观结构和空间分布，例如可以检测铁电材料的表面形貌和原位压电性质，也即是说，利用压电力显微镜对铁电材料进行检测，一次扫描就可同时得到样品的表面三维形貌图和对应的原位铁电畴结构图，如果对仪器进行标定，甚至可以对材料进行微区压电系数（一般指d33）进行定量测量。
