原子力显微镜AFM检测

一、原子力显微镜AFM检测介绍

AFM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极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样品，这时它将与其相互作用，作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时，利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息。

二、原子力显微镜AFM检测成像模式

1、接触模式：针尖与样品表面距离小，利用原子间的斥力；可获得高解析度图像；样品变形，针尖受损；不适合于表面柔软的材料；2、非接触模式：针尖距离样品5-20nm,利用原子间的吸引力，不损伤样品表面，可测试表面柔软样品；分辨率低，有误判现象；3、轻敲模式：探针在Z轴维持固定频率振动，当振动到谷底时与样品接触，对样品破坏小，分辨率几乎同接触模式相同。

三、原子力显微镜AFM检测测试项目

a.粉末，溶液，块状样品的表面形貌，厚度，粗糙度测试b.生物/纤维样品的表面形貌c.相图d.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/PeakForce TUNA（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。

四、原子力显微镜AFM检测

1、表面形貌和表面粗糙度：AFM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。

2、定位如：纳米片厚度/台阶高度：什么是定位？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，AFM 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。

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）。

五、原子力显微镜AFM检测注意事项

1.样品状态：可为粉末、液体、块体、薄膜样品；

2. 粉末样品：颗粒一般不超过5微米，提供20mg，液体不少于1ml，尺寸过大请提前咨询工作人员；

3.粉末/液体样品请务必写好制样条件，包括分散液，超声时间及配制浓度；

4.薄膜或块状样品尺寸要求：长宽0.5-75px之间，厚度0.1-25px之间，表面粗糙度不超过5um，一定要标明测试面！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.测试PFM、KPFM、C-AFM、PeakForce TUNA的材料需要将样品制备在导电基底上，基底大小大于0.5*12.5px，KPFM、C-AFM、PeakForce TUNA的样品需要导电或至少为半导体；

6. PFM，KPFM测试需要样品表面十分平整，样品厚度可在10-200nm之间，粉末样品测试很难测到较好结果，下单前请确保风险可接受