010-85120887

技术文章

TECHNICAL ARTICLES

当前位置:首页技术文章多功能显微镜助力一篇AFM!3D纳米几何结构新突破

多功能显微镜助力一篇AFM!3D纳米几何结构新突破

更新时间:2024-01-15点击次数:257

论文题目:
Spectral Tuning of Plasmonic Activity in 3D Nanostructures via High-Precision Nano-Printing
发表期刊:Advanced Functional Materials IF: 19.924
DOI: 10.1002/adfm.202310110

【引言】

       等离子体纳米颗粒由于具有特殊的光学特性被广泛应用于光电器件、化学和生物传感器等领域。若想调节纳米结构的等离子效应,则需要准确地制备出具有特定几何形状的3D纳米结构。目前,等离子纳米结构主要采用纳米颗粒或纳米颗粒阵列,通过纳米狭缝自组装法等手段,制备相应的等离子体纳米结构。可是,在制备等离子体纳米结构的过程中,由于受到了光刻等技术手段的限制,所制备的纳米结构多为2D平面结构。对于制备具有准确几何形状的3D等离子体纳米结构的相关研究尚属空白。

【成果简介】


       近日,格拉茨技术大学相关团队提出了基于聚焦电子束诱导沉积(Focused Electron Beam Induced Deposition,FEBID)方法制备具有准确纳米尺度3D几何结构的等离子体纳米结构。同时,作者通过FusionScope多功能显微镜和透射电镜(TEM)对相应的3D纳米结构进行了原位几何尺寸的表征。然后,使用扫描透射电子显微镜的电子能量损失谱仪(STEM-EELS)对所制备的3D纳米结构的等离子性能进行表征。所测量的结果与相关模拟计算结果相比,两者结果相互吻合,证明了通过FEBID的方法制备3D等离子体纳米结构的可行性。相关工作以《Spectral Tuning of Plasmonic Activity in 3D Nanostructures via High-Precision Nano-Printing》为题在SCI期刊《Advanced Functional Materials 》上发表。

       本文使用的FusionScope多功能显微镜创新性地将SEM和AFM技术深度融合,利用SEM进行实时、快速、精准导航AFM针尖,实现同一时间、同一样品区域和相同条件下的SEM&AFM原位精准定位与测量;测量时也可以实时观察AFM悬臂的尖丶端,在不需要转移样品的情况下原位进行80° AFM与样品台同时旋转,对几乎所有样品(包括复杂样品)均可以实现无视野盲区观测;其丰富的功能选件如力曲线、导电原子力显微镜(C-AFM)和磁力显微镜(MFM)以及EDS能谱仪,可有效实现多维度同区域的高级测量。本文将简要阐述FusionScope多功能显微镜对不同平面结构的等离子体样品观测结果。
 

图1. FusionScope多功能显微镜

【图文导读】


图2. 制备、清除和3D加工能力展示。(a)气体注入系统(GIS)将金属气体前驱物分子(Me2(acac)Au(III))注入到基底附近,利用聚焦电子束形成在基底上形成沉积。(b-g)展示了FEBID制备复杂构型的3D纳米结构的能力。(h)运用聚焦电子束去除碳的过程。


图3. 不同平面结构的等离子体测量结果。(a)利用FusionScope多功能显微镜的原位AFM功能测量的在制备后和清除后的微纳结构变化区别。(b)通过原位AFM测量的在去除前后所制备纳米结构的体积变化。(c)部分去除样品的STEM-EELS能谱。(d-l)不同设计下的等离子体测量结果。


图4. 利用FusionScope多功能显微镜获取用于模拟的数据。(a-b)利用FusionScope多功能显微镜中的SEM对AFM进行引导,在放置在TEM网格上的Au纳米线进行测量。(c)对FusionScope所获得的数据和TEM所获得的数据进行相互验证。(d)FusionScope测量Au纳米线的高度为24 nm,半峰宽为51 nm。


图5. Au纳米线的等离子性能的实验和模拟结果。(a) Au纳米线在不同能量损失下的EELS模拟结果。(b)Au纳米在不同能量损失下的EELS实验结果。(c)在纳米线的边缘部分(d)中蓝色区域的EELS实验和模拟对比结果。(e)为Au纳米线的中间部分(d)中绿色区域的EELS的模拟和实验结果。


图6. 可进行光谱调谐的等离子体3D纳米结构的实验和模拟结果。(a)在3D纳米结构尖丶端部分的EELS结果,实线为实验结果,虚线为模拟结果。(b-c)不同形貌的3D纳米结构的实验和模拟结果。(d)不同形貌的纳米结构的三个显著共振峰位置的实验和模拟结果。

【结论】

       论文中,格拉茨技术大学相关团队通过FEBID的方法制备了具有纳米级精度的3D等离子体纳米结构。在制备相关纳米结构过程中,通过FusionScope系统对所制备的纳米结构进行了原位的几何结构表征,为模拟过程提供了数据支持。Quantum Design公司研发的FusionScope多功能显微镜,通过特殊的共坐标系统,解决了原位联合显微分析中不同表征方式无法共享微区的问题,又通过优化AFM和SEM工作流给用户提供了一个清晰简单的操作流程,为原位微区信息的获取提供了极大的便利。此外,FusionScope还可以通过更换不同AFM探针,实现对样品三维形貌,力学性能,电学性能和磁学性能的综合物性表征。
 
样机体验:
 
       为了更好的为国内科研工作者提供专业技术支持和服务,Quantum Design中国北京样机实验室开放Fusionscope多功能显微镜样机体验活动,我们将为您提供样品测试、样机参观等机会,欢迎各位老师垂询!


相关产品
1、FusionScope多功能显微镜

关注公众号

移动端浏览
热线电话:010-85120887

Copyright © 2024QUANTUM量子科学仪器贸易(北京)有限公司 All Rights Reserved    备案号:京ICP备05075508号-3

技术支持:化工仪器网
管理登录    sitemap.xml