技術(shù)文章
TECHNICAL ARTICLESAFM/SEM二合一顯微鏡-FusionScope作為一款全新的集成式顯微鏡,擁有強大的材料形貌表征能力。設(shè)備通過SEM側(cè)向視野,精準定位探針位置,針對性地對目標區(qū)域進行掃描,在半導(dǎo)體加工、薄膜材料、磁性樣品等領(lǐng)域都具有突出的應(yīng)用優(yōu)勢。同時,F(xiàn)usionScope還具有免樣品轉(zhuǎn)移、高清快速成像、一鍵完成模塊導(dǎo)航等優(yōu)勢,在實際測試中為研究者帶來了極大的便利。
基于聚焦電子束誘導(dǎo)沉積方法制備的具有精確納米尺度3D幾何結(jié)構(gòu)的等離子體納米結(jié)構(gòu),采用FusionScope進行了原位尺寸表征(Adv. Funct. Mater. 34, 2310110, 2023);通過低溫刻蝕法制備的具有高深寬比的納米線陣列,也采用FusionScope進行了高度、形貌、均勻性和粗糙度等方面的細致分析與總結(jié)(Appl. Phys. Rev. 11, 021211, 2024)。這些研究表明,F(xiàn)usionScope在材料科學(xué)研究中具有廣泛的應(yīng)用前景。
除此之外,F(xiàn)usionScope在力學(xué)測試中同樣具有優(yōu)異的表現(xiàn)。通過SEM提供的視野,研究者可以實現(xiàn)對特定樣品表面的力學(xué)性能測試,并且能夠清晰地觀察探針對樣品的壓痕過程。無論是想要探究材料的硬度、彈性模量還是斷裂韌性,能在FusionScope中得到答案!
AFM/SEM二合一顯微鏡-FusionScope
1. 單根納米柱的彈簧常數(shù)測試
FusionScope可以精確測量單根硅納米柱樣品的彈簧常數(shù)。設(shè)備可以在SEM視野下將探針精確定位于硅納米柱樣品頂端,探針在不斷接觸與返回過程中即可得出力位移曲線,通過探針施加的力與納米柱位移的比值計算得到樣品的彈簧常數(shù)(Microscopy Today, 17-22, 2023)。
探針測量單根硅納米柱動態(tài)過程
探針測量單根硅納米柱快閃圖
樣品的力學(xué)曲線
2. 納米壓痕試驗測試樣品硬度
FusionScope可以輕松實現(xiàn)在納米壓痕實驗中的力學(xué)控制,以靜制動,原位視野下輕松測試,可視化呈現(xiàn)納米壓痕。通過設(shè)置不同的力測試納米壓痕的效果,得到樣品硬度信息。在SEM視野下測試納米壓痕的效果精確計算壓痕的面積,可以避免偽結(jié)果的影響。
探針在樣品表面壓痕
壓痕區(qū)域面積的AFM圖像
3. 復(fù)雜樣品表面的力學(xué)信息測量
FusionScope能夠快速對具有不規(guī)則表面的載藥顆粒進行力學(xué)測試與動態(tài)測量過程。如下樣品主要成分為VitaminC,通過掃描電鏡可以觀察到樣品表面崎嶇不平,粗糙度較高,在進行力學(xué)測試過程中,能夠通過SEM觀察到一種階段式下針過程,從而得到分段式力學(xué)曲線,二者相輔相成,互為驗證。
傾斜樣品的力學(xué)曲線測量動態(tài)過程
傾斜樣品的力學(xué)曲線測量快閃圖
階段式力學(xué)曲線測試結(jié)果
4. 定制化實現(xiàn)不同力學(xué)測試需求
通過無探針懸臂梁自制球形探針,滿足定制化的各種需求。無探針懸臂梁頂端蘸取SEM固化膠,通過電鏡視野尋找合適的樣品球并進行電子束轟擊對其進行固化,從而實現(xiàn)對球形末端懸臂梁的制備。探針下壓并且實現(xiàn)對球形樣品的力學(xué)性能測試,得到力距離曲線,全過程在SEM視野下可見。
無探針懸臂梁尋找樣品球并且對其進行固化過程
制備完成的球形端探針
1、FusionScope多功能顯微鏡
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