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微区原位表征多面手!3D/2D表面形貌、力学、电学等表征均可

更新时间:2023-03-20点击次数:400

一、设备简介


随着材料性能在芯片制造、新能源、医疗、机械、机电等诸多领域的广泛应用,材料的体相成分信息表征已不能满足当前的研究,越来越多的研究者开始关注材料的微区结构。目前,微区性能通常使用多台设备切换不同表征手段相互印证,很难实现在纳米级精准度的前提下对某一微区进行表征,所获得的研究结果关联性较弱。


为此,Quantum Design公司推出了多功能材料微区原位表征系统-FusionScope。该设备结合了SEM和AFM的互补优势,直接选取感兴趣的区域,即可在同一时间、同一样品区域和相同条件下完成样品的原位立体综合表征,实现三维结构、力学、电学、磁性和组成成分的原位分析。该设备简单直观的软件设计,可快速获得所需数据;高分辨率SEM实时、快速、精准导航AFM针尖,从而实现AFM对感兴趣区域的精准定位与测量,轻松表征纳米线、2D材料、纳米颗粒、电子元件、半导体、生物样品等材料。



Quantum Design微区性能综合表征系统-FusionScope


二、测量模式


2.1 SEM-AFM联用:人造骨骼SEM-AFM测量






2.2 微区三维形貌测量


2.2.1 接触模式: 聚合物样品


2.2.2 动态模式:悬空石墨烯样品



2.2.3 FIRE模式(测量样品硬度和吸附力):聚苯乙烯和聚烯烃聚合物样品



2.3微区性能测量


2.3.1 导电AFM测量(C-AFM)

左图为在Si上Au电极SEM图片,中图为电极的AFM测量结果,右图为电极导电测量结果


2.3.2 静电AFM测量(EFM)

左图BaTiO3陶瓷样品的SEM图片,中图为样品同一区域AFM形貌结果,右图为+1.5V偏压下EFM表征结果


2.3.3 磁力AFM(MFM)

左图为Pt/Co/Ta复合材料AFM表征结果,右图为同一区域的MFM表征结果


三、应用案例


3.1 材料微区性能表征

左图为双相钢在晶界处的SEM图形,中图为原位AFM形貌测量结果,右图为样品原位顺磁和铁磁区域表征结果


3.2 电子/半导体器件分析

左图为通过SEM将AFM探针定位到CPU芯片特定区域,中图为选定区域晶体管的AFM表征结果,右图为选定区域晶体管的SEM图像


3.3 二维材料表征


左图为通过SEM将AFM探针指引到HOPG所在区域,中图为HOPG样品三维形貌图,右图为中图中HOPG样品的高度(0.3 nm)


3.4 生命科学

左图为通过SEM将AFM探针定位到样品所在区域,中图为贝壳上硅藻结构的SEM图像,右图为硅藻结构的AFM三维形貌图


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