AFM原子力显微镜到底有多好?

 新闻资讯     |      2023-05-11 08:55:40

1.原理:原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)。是一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的很微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。

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2. 测试项目:

1)表面形貌/粗糙度:AFM原子力显微镜可以对样品表面形态、纳米结构、链构象等方面进行研究,获得纳米颗粒尺寸、孔径、材料表面粗糙度、材料表面缺陷等信息,同时还能做表面结构形貌跟踪(随时间、温度等条件变化)。也可对样品的形貌进行丰富的三维模拟显示,使图像更适合于人的直观视觉。下图表征的是纳米颗粒的二维几何形貌图、三维高度形貌图以及粗糙度。

2)厚度(纳米片厚度/台阶高度):**定位?就是需要花时间去一点点找这个地方。在半导体加工过程中通常需要测量高纵比结构,像沟槽和台阶,以确定刻蚀的深度和宽度。这些在SEM 下只有将样品沿截面切开才能测量,原子力显微镜 可以对其进行无损的测量。AFM在垂直方向的分辨率约为0.1 nm,因此可以很好的用于表征纳米片厚度。下图表征的是台阶高度和纳米片厚度图。

3)相图:作为轻敲模式的一项重要的扩展技术,相位模式是通过检测驱动微悬臂探针振动的信号源的相位角与微悬臂探针实际振动的相位角之差(即两者的相移)的变化来成像。引起该相移的因素很多,如样品的组分、硬度、粘弹性质,模量等。简单来说,如果两种材料从AFM原子力显微镜形貌上来说,对比度比较小,但你又非常想说明这是在什么膜上长的另外一种,这个时候可以利用二维形貌图+相图来说明(前提是两种材料的物理特性较为不同,相图有明显对比信号才行)。

4)特殊模式:

PFM(压电力显微镜);EFM(静电力显微镜);KPFM(表面电势);MFM(磁力显微镜);C-AFM/PeakForceTUNA(导电力显微镜);杨氏模量/模量分布 ;力曲线 ; 液下、变温等特殊模式。

3. 样品状态:

① 粉末、块状/薄膜、液体样品均可测试;

② 粉末样品:颗粒一般不超过5微米,提供20mg;

③ 块状/薄膜样品:长宽0.5~3cm之间,厚度0.1~1cm之间,表面粗糙度不超过5um,请标明测试面;

④ 液体样品:液体不少于1ml。(备注:超声一般默认是5min,如有特殊要求请提前说明。)

4. 注意事项:

① 粉末/液体样品请务必备注好制样条件,包括分散液、超声时间及配制浓度;

② 测试压电、表面电势的材料需要将样品制备在导电基底上,基底大小>0.5*0.5cm;

③ PFM、KPFM测试需要样品表面十分平整,粉末测试很难测到较好结果,下单前请确保风险可接受;

④ 块状样品需要固定好,避免在寄送过程产生晃动或摩擦影响测试结果;

⑤ 超声不超过20min,如需长时间超声,需要自己超声好以后给我们,但是长时间超声后,对样品的影响会比较大,需自行承担测试风险;

⑥ 常规测试项目每样提供2~3张图片,特殊测试项目每样提供1~2张图片,力曲线每样测试3~5条;扫描范围如无指定,测试时将根据实际情况决定,测完之后不接受异议。