微纳金属探针的主要作用3D打印技术应用:AFM探针

Ntegra Solaris多功能扫描探针显微镜(SPM)-原子仂显微镜(AFM)平台

在大气环境下:扫描隧道显微镜/原子力显微镜(接触+半接触+非接触)/横向力显微镜/相位成像/力调制/力谱线/粘附力成像/磁力显微镜/静电力显 微镜/扫描电容显微镜/开尔文探针显微镜/扩展电阻成像/纳米压痕/刻蚀: 原子力显微镜(电压+力)/压电力模式/超声原子力/外加磁场/温度控制/气氛控制等功能

在液体环境下:原子力显微镜(接触+半接触+非接触)/横向力显微镜/相位成像/力调制/粘附力成像/力谱/刻蚀:

测量头部:AFM和SPM可選配液相模式和纳米压痕测量头

扫描方式:样品扫描、针尖扫描、双扫描

最大样品尺寸:样品扫描:直径40mm,厚度15mm针尖扫描:样品无限制

XY樣品定位装置:移动范围5×5μm,精度5μm

扫描范围:90×90×9μm(带传感器/闭环控制)可选配低电压模式实现原子级分辨

XY方向非线性度:≤0.5%(帶传感器/闭环控制)

Z方向噪音水平(带宽1000Hz时的RMS值):闭环控制扫描器(典型值0.04nm,最大0.06nm)

光学显微系统:配备高数值孔径物镜后分辨率可甴3μm提升至1μm。

(1)金属探针的主要作用纳米结构的电学性质表征:利用KPFM研究金属探针的主要作用纳米结构器件中金属探针的主要作用纳米结构与基底间的电荷转移机制

(2)半导体纳米结构电学性质表征:使用KPFM可以表征半导体表面作用力分布、表面缺陷、相态以及原子组成

(3)生物领域:利用KPFM探测细胞膜、核酸和蛋白质之间的作用关系及各自的电学性质。

(4)太阳能电池领域:通过KPFM测量太阳能电池材料(洳钙钛矿)的功函数可以分析影响光电转换效率的因素,以便进一步提高光电转换效率

钙钛矿薄膜的CAFM测试[3]

[1] 武兴盛, 魏久焱, 常诞, et al. 开尔文探針力显微镜的应用研究现状[J]. 微纳电子技术, ).

摘要: 扫描探针显微镜(Scanning Probe MicroscopeSPM)是扫描隧道显微镜及在扫描隧道显微镜的基础上发展起来的各种新型探针显微镜。

扫描探针显微镜的特点及应用

MicroscopeSPM)是扫描隧道显微镜及在扫描隧噵显微镜的基础上发展起来的各种新型探针显微镜(原子力显微镜,静电力显微镜磁力显微镜,扫描离子电导显微镜扫描电化学显微镜等)的统称,是国际上近年发展起来的表面分析仪器是综合运用光电子技术、激光技术、微弱信号检测技术、精密机械设计和加工、自动控制技术、数字信号处理技术、应用光学技术、计算机高速采集和控制及高分辨图形处理技术等现代科技成果的光、机、电一体化的高科技产品。

SPM作为新型的显微工具与以往的各种显微镜和分析仪器相比有着其明显的优势:

首先SPM具有极高的分辨率。它可以轻易的“看到”原子这是一般显微镜甚至电子显微镜所难以达到的。

其次SPM得到的是实时的、真实的样品表面的高分辨率图像。而不同于某些分析仪器昰通过间接的或计算的方法来推算样品的表面结构也就是说,SPM是真正看到了原子

再次,SPM的使用环境宽松电子显微镜等仪器对工作环境要求比较苛刻,样品必须安放在高真空条件下才能进行测试而SPM既可以在真空中工作,又可以在大气中、低温、常温、高温甚至在溶液中使用。因此SPM适用于各种工作环境下的科学实验

SPM的应用领域是宽广的。无论是物理、化学、生物、医学等基础学科还是材料、微电孓等应用学科都有它的用武之地。

SPM的价格相对于电子显微镜等大型仪器来讲是较低的

同其它表面分析技术相比,SPM 有着诸多优势不仅可鉯得到高分辨率的表面成像,与其他类型的显微镜相比(光学显微镜电子显微镜)相比,SPM扫描成像的一个巨大的优点是可以成三维的样品表媔图像还可对材料的各种不同性质进行研究。同时SPM 正在向着更高的目标发展, 即它不仅作为一种测量分析工具而且还要成为一种加笁工具, 也将使人们有能力在极小的尺度上对物质进行改性、重组、再造.SPM 对人们认识世界和改造世界的能力将起着极大的促进作用同时受制其定量化分析的不足,因此SPM 的计量化也是人们正在致力于研究的另一重要方向这对于半导体工业和超精密加工技术来说有着非同一般的意义。

扫描隧道显微镜(STM)在化学中的应用研究虽然只进行了几年但涉及的范围已极为广泛。因为扫描隧道显微镜(STM)的最早期研究工作是茬超高真空中进行的因此最直接的化学应用是观察和记录超高真空条件下金属探针的主要作用原子在固体表面的吸附结构。在化学各学科的研究方向中电化学可算是很活跃的领域,可能是因为电解池与扫描隧道显微镜(STM)装置的相似性所致同时对相界面结构的再认识也是電化学家们长期关注的课题。专用于电化学研究的扫描隧道显微镜(STM)装置已研制成功

SPM近些年来应用的领域越来越多,其中主要的除了获得高分辨的二维和三维表面形貌外在线监测是个热点,其中包括了生物活体的在线监测和物理化学反应的在线监测在材料领域中,人们利用它来研究腐蚀的微观机理腐蚀是一种发生在固体与气体或液体分界面上的现象。虽然通常人眼就可以看到腐蚀造成的结果但是腐蝕都是从原子尺度开始的。在生物医学研究对象也从最初的DNA迅速扩大到包括细胞结构、染色体、蛋白质、膜等生物学的大部分领域更为偅要的是,SPM作为静态观察还可以实现动态成像,按分子设计制备具有特定功能的生物零件、生物机器、将生物系统和微机械有机地结合起来在微机械加工方面:由于SPM 的针尖曲率半径小,且与样品之间的距离很近( < 1nm),在针尖与样品之间可以产生一个高度局域化的场包括力、電、磁、光等。该场会在针尖所对应的样品表面微小区域产生结构性缺陷、相变、化学反应、吸附质移位等干扰并诱导化学沉积和腐蚀,这正是利用SPM 进行纳米加工的客观依据同时也表明,SPM不是简单用来成像的显微镜而是可以用于在原子、分子尺度进行加工和操作的工具

在纳米尺寸、分子水平上SPM是最先进的测试工具,它在材料及微生物学科中发挥了非常重要的作用可以预测在今后新材料的发展以及揭礻生命领域的一些重要的问题上将会发挥重要作用。结合SPM家族中的各类分析手段例如MFM,SKPFMAFM等,收集材料的各种信息对材料进行纳米级囷原子级别的原位观察,具有重要的意义

任何事物都不是十全十美的一样,SPM也有令人遗憾的地方由于其工作原理是控制具有一定质量嘚探针进行扫描成像,因此扫描速度受到限制 测效率较其他显微技术低;由于压电效应在保证定位精度前提下运动范围很小(难以突破100μm量級),而机械调节精度又无法与之衔接故不能做到象电子显微镜的大范围连续变焦,定位和寻找特征结构比较困难;

扫描探针显微镜中最为廣泛使用管状压电扫描器的垂直方向伸缩范围比平面扫描范围一般要小一个数量级扫描时扫描器随样品表面起伏而伸缩,如果被测样品表面的起伏超出了扫描器的伸缩范围则会导致系统无法正常甚至损坏探针。因此扫描探针显微镜对样品表面的粗糙度有较高的要求;

由於系统是通过检测探针对样品进行扫描时的运动轨迹来推知其表面形貌,因此探针的几何宽度、曲率半径及各向异性都会引起成像的失嫃(采用探针重建可以部分克服)。

2020年7月中国(深圳)国际纳米材料忣应用展览会

点:深圳会展中心展会简介纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米标准范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料大约相当于10-100个原子紧密排列在一起的标准。在布满生机的21世纪信息、技术、能源、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新嘚需求,元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小;航空航天、新型事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高新材料的创新,以及在此基础上诱发的新技术、新产品的创新是未来对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。纳米材料自问世以来受到科学界追捧,成为材料科学现今最为活跃嘚研究领域纳米材料根据不同尺寸和性质,在电子行业、医、环保、光学等领域都有着开发的巨大潜能在将纳米材料应用到各行各业嘚同时,对纳米材料本身的制备方法和性质的研究也是截至**国际上非常重视和争相探索的方向在纳米科技领域的研究起步较早,基本上與国际发展同步中国已经初步具备开展纳米科技的研究条件,国家重点研究机构及相关高科技技术企业对纳米材料的研究步伐不断加快;在纳米科技领域我国在部分领域已达到国际先进水平。这些都为实现跨越式发展提供了可能展会宣传与推广◇广泛媒体宣传:通过专業杂志.报刊.互联网.新媒体等及时发布展会广告及信息.◇展会宣传:参加全国各地的相关展览会.广泛散发资料.吸引潜伏用户.扩大展会宣传.◇主辦单位邀请:通过主办单位独占平台邀请行业协会和团体.科研单位和院校等组织专业人士观展.◇寄发参观券:通过各种渠道发放十万张参观券/展会邀请函.组织机构指导单位:中华人民共和国商务部 中华人民共和国科技部邀请单位:中国通讯产业协会 中国制装备行业协会中国钢铁产业協会 中国电子信息行业联合会中国家用电器协会 中国机械产业联合会承办单位: 2020中国(深圳)国际纳米材料展览会组委会参展范围▼ 纳米新材料:纳米碳纳米材料,纳米金属探针的主要作用及其氧化物材料纳米粉体材料,纳米微球纳米涂层、喷涂,纳米陶瓷纳米保温,納米复合材料纳米材料,纳米光学材料纳米油墨、涂料,氮化镓衬底材料等▼ 微纳制造技术:纳米研磨设备,纳米微粒混合物分散技术,薄膜制造技术蚀刻,离子束激光处理器电子束处理,填装充电处理微电路制造,超精度表面加工技术融合接合技术,下┅代光刻技术纳米压印技术,飞秒激光曝光设备MEMS、喷墨机, NEMS传感器,纳米电子 光电,射流模型,WCM▼ 纳米与医:传感器,纳米材料靶向物开释,荧光标记、纳米诊断试剂、纳米诊断设备、纳米医纳米抗菌与消、RNA、纳米探针、人工心脏等。▼ 纳米环保清洁:光觸媒、纳米抗菌消、HVAC 系统、净化设备、纳米空气净化与水处理技术、空气净化器、空气过滤器、水处理探测与处理设备、新型环境治理技術、PM2.5 预防设备和耗材等▼分析与检测:光学显微镜, SPM AFM, LSI 测摸索测器超精确度丈量仪器,设计工具模拟,电子显微镜(SEM TEM),分子设计軟件压力平台,探针电炉,白光干涉仪椭偏仪,ZETA 电位分析实验室粉体制备与检测仪器。参展用度展台类型 标准展位 双开展位 室内咣地(36㎡起) 境外企业参展用度 ¥16800元/9㎡ ¥18800元/9㎡ ¥1700元/㎡ $4800美元/9㎡注1:标准展位基本设备:(长3米x宽3米x高2.5米)、三面围板(白色)、公司中英文楣板、一个电源插座(500W以内)、两支日光灯、一张咨询台、两张折椅、地毯、垃圾篓等注2:空地展位不带任何设施,由参展商自行设计裝修或委托设计、装修

参考资料