AFM测试主要测什么
AFM(原子力显微镜)概述:
AFM全称Atomic ForceMicroscope,即原子力显微镜,它是继扫描隧道显微镜(Scanning TunnelingMicroscope)之后发明的一种具有原子级高分辨的新型仪器,可以在大气和液体环境下对各种材料和样品进行纳米区域的物理性质包括形貌进行探测,或者直接进行纳米操纵;现已广泛应用于半导体、纳米功能材料、生物、化工、食品、医药研究和科研院所各种纳米相关学科的研究实验等领域中,成为纳米科学研究的基本工具。
AFM(原子力显微镜)工作原理:
原子力显微镜(atomic force microscope,简称AFM)利用微悬臂感受和放大悬臂上尖细探针与受测样品原子之间的作用力,从而达到检测的目的,具有原子级的分辨率。由于原子力显微镜既可以观察导体,也可以观察非导体,从而弥补了扫描隧道显微镜的不足。原子力显微镜是由IBM公司苏黎世研究中心的格尔德·宾宁与斯坦福大学的CalvinQuate于一九八五年所发明的,其目的是为了使非导体也可以采用类似扫描探针显微镜(SPM)的观测方法。原子力显微镜(AFM)与扫描隧道显微镜(STM)最大的差别在于并非利用电子隧穿效应,而是检测原子之间的接触,原子键合,范德瓦耳斯力或卡西米尔效应等来呈现样品的表面特性。
AFM(原子力显微镜)分类:
(1) 接触式﹕利用探针和待测物表面之原子力交互作用(一定要接触),此作用力(原子间的排斥力)很小,但由于接触面积很小,因此过大的作用力仍会损坏样品,尤其对软性材质,不过较大的作用力可得较佳分辨率,所以选择较适当的作用力便十分的重要。由于排斥力对距离非常敏感,所以较易得到原子分辨率。
(2) 轻敲式﹕将非接触式AFM 改良,将探针和样品表面距离拉近,增大振福,使探针再振荡至波谷时接触样品由于样品的表面高低起伏,使的振幅改变,再利用接触式的回馈控制方式,便能取得高度影像。分辨率界于接触式和非接触式之间,破坏样品之机率大为降低,且不受横向力的干扰。不过对很硬的样品而言,针尖仍可能受损。
(3) 非接触式﹕为了解决接触式之AFM 可能破坏样品的缺点,便有非接触式之AFM 被发展出来,这是利用原子间的长距离吸引力来运作,由于探针和样品没有接触,因此样品没有被破坏的问题,不过此力对距离的变化非常小,所以必须使用调变技术来增加讯号对噪声比。在空气中由于样品表面水模的影响,其分辨率一般只有55nm,而在超高真空中可得原子分辨率。
AFM(原子力显微镜)优势:
1.高分辨力能力远远超过扫描电子显微镜(SEM),以及光学粗糙度仪。样品表面的三维数据满足了研究、生产、质量检验越来越微观化的要求。
2.非破坏性,探针与样品表面相互作用力为10-8N以下,远比以往触针式粗糙度仪压力小,因此不会损伤样品,也不存在扫描电子显微镜的电子束损伤问题。另外扫描电子显微镜要求对不导电的样品进行镀膜处理,而原子力显微镜则不需要。
3.应用范围广,可用于表面观察、尺寸测定、表面粗糙测定、颗粒度解析、突起与凹坑的统计处理、成膜条件评价、保护层的尺寸台阶测定、层间绝缘膜的平整度评价、VCD涂层评价、定向薄膜的摩擦处理过程的评价、缺陷分析等。
4.软件处理功能强,其三维图象显示其大小、视角、显示色、光泽可以自由设定。并可选用网络、等高线、线条显示。图象处理的宏管理,断面的形状与粗糙度解析,形貌解析等多种功能。
AFM(原子力显微镜)制样要求:
粉末:1.质量不少于5mg;
2. 颗粒不超过5μm;
3. 建议离心管装样,密封;
液体:1.样品体积不少于1ml;
2. 备注制样条件,包括分散液,超声时间及配制浓度;
薄膜/块体: 1.尺寸不大于2*2cm;
2. 厚度不超过1cm;
3. 表面粗糙度不超过5μm;
4.备注好测试面;
其他:1. C-AFM、PFM、KPFM要求样品导电;
2. 表面十分平整;
3. 样品固定,保护好测试面。
AFM(原子力显微镜)常见的问题解答(一)
1. AFM能控制 温度 吗?
答案 :AFM目前不能控制温度需要定制温度控制系统 。
2.测量二维mxene纳米片样品浓度的要求是什么?
答案 :无固定值,比TEM浓度稍浓,通过观察容溶液的颜色确定,确定适当的超声 、净置时间以保证分散效果,否则纳米片试样不均匀 。
3.如何测试单层 石墨烯 二维材料的厚度 ?
答案 :DM F是溶剂 ,超声波超过半小时 ,静置10分钟,将液体滴入或旋涂于云母或硅片基底,适当温度干燥 ,氮气吹扫后即可测试 。
4. 腐蚀性样品可以做AFM吗?
答案 :可以,但是要保证样品表面波动在微米以下。
5.薄膜试验如何制样保证平整 ?
答案 :薄膜应尽可能小,以避免贴片过程中起泡。
6. 如何判断set point的设置是100 %?
答案 :根据选择的测试类型设置具体的set point ,接触模式和峰值力敲击模式 的set point与力的关系成正比,敲击模式的set point 与力的关系成为抛物线 关系,一般选择自由振幅80 %,自由振幅已知。
7.测量比表面积时测量时间过长是样品的原因吗?在规定的时间内没有测量吗?
答案 :测试时间与测试频率有关。测试扫描频率越大,扫描速度越快,使用时间越短,反之亦然 。
8. 粉末分散液滴到云母片上,云母片的尺寸是否小于200mm,如果是几微米左右可以测量 ?
答案 :一般云母的直径是1cm ,样品台的尺寸是200mm,实际上AFM的测量范围是很小的,用1cm左右大小的衬底完全符合测试要求 。
9.PFM一般用什么探针 ?
答案 :导电探针就可以了,推荐SCM -Pit系列探针 。
温馨提示
1、不定期推出各种优惠活动,详情咨询客服。
2、测试前联系在线客服确认测试条件、检测费用、检测周期等。
检测咨询热线:15071040697 黄工QQ:82187958
公司网站:www.sousepad.com
武汉铄思百检测技术有限公司
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