原子力顯微鏡可以測(cè)什么-經(jīng)典案例分享|鑠思百檢測(cè)

AFM原子力顯微鏡可以測(cè)什么？今天鑠思百檢測(cè)小編給大家?guī)?lái)案例分享。

一、AFM原子力顯微鏡用途及功能

表面形貌（粗糙度）、成分分辨，具備接觸、輕敲、peakforce等多種模式成形貌像，摩擦力圖像、定量相位圖像，表面局域電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力、表面電勢(shì)以及導(dǎo)電性、電場(chǎng)力及磁場(chǎng)力圖像，表面電勢(shì)可分辨表面兩點(diǎn)電勢(shì)差絕對(duì)值，分辨率10mV，導(dǎo)電原子力顯微鏡(CAFM)可測(cè)量I-V曲線，表征表面局域?qū)щ娦浴?/span>

二、AFM原子力顯微鏡-特殊模塊功能附件

KPFM（可搭載特殊模式KPFM，如明暗場(chǎng)、截面KPFM） 、PFM、EFM、MFM、CAFM、力曲線、SCM、QNM、高壓PFM。

三、原子力顯微鏡可以測(cè)什么-案例分享

1、薄膜表面形貌和粗糙度表征

原子力顯微鏡(AFM)通過(guò)檢測(cè)待測(cè)樣品表面和探針之間的相互作用力來(lái)表征樣品的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì),它可以對(duì)樣品的表面形貌起伏、結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行表征，獲得樣品表面的形貌、粗糙度和結(jié)構(gòu)尺寸等信息。同時(shí)輕敲模式下可以得到相圖，表征樣品的組分、硬度、粘彈性質(zhì)，模量等因素引起相位角變化。

數(shù)據(jù)分析軟件中對(duì)樣品的形貌進(jìn)行三維模擬顯示，使圖像的視覺(jué)效果更加直觀。利用數(shù)據(jù)分析軟件還能得到測(cè)定區(qū)域內(nèi)常用的表征粗糙度的參數(shù)（表面平均粗糙度Ra和均方根粗糙度Rq）和其他表征樣品表面的部分參數(shù)。

下圖表征的是薄膜樣品的二維形貌圖、三維形貌圖、相圖和粗糙度等部分參數(shù)結(jié)果。

圖2.薄膜的二維形貌圖、三維形貌圖、相圖和粗糙度

送樣須知

塊體、晶圓、薄膜等待測(cè)樣品尺寸：5mm-210mm(可裁剪、破片的樣品尺寸可超過(guò)210mm)，高度：小于15mm。

測(cè)試面需保持清潔無(wú)污染，不穩(wěn)定的樣品需抽真空后寄樣防止樣品變質(zhì)，特殊樣品可寄樣前溝通確認(rèn)。

2、納米層狀材料厚度表征

自二維材料首次提出至今，有大量的可用數(shù)據(jù)和高性能的器件演示證明了二維材料以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征和物理化學(xué)性質(zhì)使其在電子學(xué)、光電子學(xué)、催化、儲(chǔ)能、太陽(yáng)能電池、生物醫(yī)學(xué)、傳感器、環(huán)境等方面具有巨大的潛在應(yīng)用前景。

為了研究二維材料的形貌和厚度對(duì)其性能的影響，使用具有原子級(jí)分辨率的AFM能夠準(zhǔn)確測(cè)量二維材料片層形貌大小及厚度，圖3表征的是二維材料中層狀材料的形貌和厚度分析的結(jié)果。

除表征片層厚度，AFM還可以無(wú)損表征臺(tái)階或溝槽等需要測(cè)量高縱比結(jié)構(gòu)的寬度和深度。

圖3.二維層狀材料的二維形貌圖、三維形貌圖及厚度分析

送樣須知

塊體、薄膜等待測(cè)樣品尺寸：5mm-210mm(可裁剪、破片的樣品尺寸可超過(guò)210mm)，高度：小于15mm。測(cè)試面需保持清潔無(wú)污染，不穩(wěn)定的樣品需抽真空后寄樣防止樣品變質(zhì)，特殊樣品可寄樣前溝通確認(rèn)。

粉末、液體樣品需提供制樣條件，除超純水、乙醇外其它分散劑需送樣時(shí)自備，基底可選擇云母片和疏水硅片，特殊制樣可寄樣前提前溝通確認(rèn)。

測(cè)試臺(tái)階樣品臺(tái)階高度、溝槽深度不超過(guò)10微米。

3、開(kāi)爾文探針力顯微鏡表征（KPFM）

開(kāi)爾文探針力顯微鏡（Kelvin Probe Force Microscopy KPFM）通常測(cè)試的是導(dǎo)電探針和樣品表面的接觸電勢(shì)差（CPD）,它可以在不損傷樣品的情況下同時(shí)得到待測(cè)樣品的微觀表面形貌和表面電學(xué)性質(zhì)的信息，例如圖4中KPFM可以清晰、準(zhǔn)確地分辨合金樣品中不同材料的電勢(shì)差分布。

圖4.合金樣品的主形貌和對(duì)應(yīng)電勢(shì)分布圖

此外通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)物（如金膜、銀膜）的測(cè)定（如圖5所示），計(jì)算可以獲取待測(cè)材料的功函數(shù)。KPFM目前已經(jīng)被廣泛被應(yīng)用于金屬與半導(dǎo)體材料表面的各種電學(xué)性質(zhì)的測(cè)量。

圖5.樣品和金膜的主形貌和對(duì)應(yīng)電勢(shì)分布圖

送樣須知

塊體、薄膜等待測(cè)樣品尺寸：5mm-210mm(可裁剪、破片的樣品尺寸可超過(guò)210mm)，高度：小于15mm。

待測(cè)樣品需是導(dǎo)電樣品且表面起伏不宜過(guò)大。

測(cè)試面需保持清潔無(wú)污染，金屬或不穩(wěn)定的樣品需抽真空后寄樣防止樣品氧化、變質(zhì)，特殊樣品可寄樣前溝通確認(rèn)。

粉末、液體樣品需提供制樣條件，除乙醇外其它分散劑需送樣時(shí)自備，基底可選擇疏水性的導(dǎo)電硅片和導(dǎo)電玻璃ITO，特殊制樣可寄樣前提前溝通確認(rèn)。

若需要在同一張圖中測(cè)試如圖5中顯示類似的樣品，需要界面處能明顯區(qū)分且無(wú)樣品堆積。