原子力显微镜应用

原子力显微镜应用
原子力显微镜 (Atomic Force Microscope, AFM), 隶属于扫描探针显微镜 ( Scanning Probe Microscope, SPM ), 是一种具有原子级别高分辨, 高解像能力的科研仪器, 原子力显微镜可在真空, 气体或液体环境中操作, 适用于各种材料的表面检测, 形貌测量, 粗糙度分析及生医样品检测等.

上海伯东代理英国 NanoMagnetics 原子力显微镜主要应用于材料科学, 聚合物科学, 半导体工业领域. 与 STM 对比 AFM 原子力显微镜可以观测非导电样品, 应用范围更广.

AFM 分析方法应用的案例包括:
• 评估晶片处理前后的差异( SiO2, GaAs, SiGe 等 )
• 确定生物医学设备的处理效果( 例如电浆处理 ), 如隐形眼镜, 导管和涂层支架
• 检查表面粗糙度对附著力的影响
• 评估图案晶圆的沟槽形状与清洁度
• 检查形态是否是表面阴霾的来源

原子力显微镜的应用范围
• 提供三维表面形态影像, 包括表面粗糙度, 粒径大小, 高度差和间距
• 其他样品特性的成像, 包括磁场, 电容, 摩擦力和相位

原子力显微镜的应用行业: 航太工业, 汽车, 生物医学, 生物技术, 化合物半导体, 资料存储, 国防, 显示器, 电子领域, 工业产品, 照明设备, 製药, 太阳能, 聚合物, 半导体, 光电行业, 电信

在材料科学领域原子力显微镜不但可以获得材料表面的3D形貌, 表面粗糙度和高度等信息, 而且可以获得材料表面物理性质分布的差异, 例如摩擦力, 阻抗分布, 电势分布, 介电常数, 压电特性, 磁学性质等. 如下图是 ezAFM 多壁碳纳米管成像图.


在聚合物科学领域原子力显微镜可以获得表面的结构以及材料表面物理性质, 对样品进行加热, 可以研究聚合物的相变过程; 结合环境腔, 可以研究有机溶剂气氛下聚合物表面结构演变过程, 有助于解释聚合物失效机理. 如下图是 ezAFM 聚酯纤维成像图.

PS: 聚酯纤维样本由 Aylin Sendemir 博士提供, 爱丁堡大学

在半导体工业领域原子力显微镜可以检测基片表面抛光缺陷, 图形化结构, 薄膜表面形貌以及定量的表面粗糙度数据和深度信息, 同时可以检测表面缺陷 ( 比如电流泄漏, 结构缺陷, 晶格错位, 缺陷密度和传播等 ) 以及表面阻抗, 电势分布, 介电常数, 掺杂浓度等, 有利于半导体材料的可靠性,均一性和失效性分析. 如下图是 ezAFM 硅片表面粗糙度成像图.

PS: 硅片样本由上海某大学提供