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原子力顯微鏡（AFM）

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原子力顯微鏡（AFM）

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項目介紹

原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope，AFM）：是一種可以用來研究包括絕緣體在內的固體材料表面結構的分析儀器。

將一個對微弱力極敏感的微懸臂一端固定，另一端有一微小針尖，使之與樣品表面輕輕接觸。由于針尖尖端原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力，會使懸臂發生微小的偏轉。通過檢測出偏轉量并作用反饋控制其排斥力的恒定，就可以獲得微懸臂對應于各點的位置變化，從而獲得樣品表面形貌的圖像。

成像模式：

接觸模式：針尖與樣品表面距離小，利用原子間的斥力；可獲得高解析度圖像；樣品變形，針尖受損；不適合于表面柔軟的材料；

非接觸模式：針尖距離樣品5-20nm,利用原子間的吸引力，不損傷樣品表面，可測試表面柔軟樣品；分辨率低，有誤判現象；

輕敲模式：探針在Z軸維持固定頻率振動，當振動到谷底時與樣品接觸，對樣品破壞小，分辨率幾乎同接觸模式相同。

樣品要求

1. 薄膜和塊體樣品，尺寸不大于2*2cm，厚度0.1-1cm之間，一定要標明測試面！塊狀樣品需要固定好，避免在寄送過程產生晃動或摩擦影響測試結果；

2. 粉末樣品，質量不少于10mg,請務必備注好制樣條件，包括分散液，超聲時間及配制濃度

3. 粉末和薄膜塊體樣品，常規測試項目樣品起伏一般不超過5微米，特殊測試項目樣品起伏一般不超過1um，粗糙度起伏過大對測試數據影響極大，此外對測試的探針會有損耗。

4. 液體樣品，體積不小于1mL（濃度不確定，可以加送溶劑空白樣，進行測試前稀釋），請務必備注好制樣條件，包括分散液，超聲時間及配制濃度；

4. C-AFM、KPFM、PFM、PeakForce測試都要求樣品導電，需要將樣品制備在導電基底上，基底大小符合塊狀樣品的尺寸要求；

5. PFM，KPFM測試需要樣品表面十分平整，樣品粗糙度最好在10-200nm之間，粉末樣品測試很難測到較好結果，下單前請確保風險可接受；

6. 提供明確的測試要求（常規20X20μm以內的測試區域就可以），最好能上傳參考形貌并且打印隨樣品寄出，如果測試區域在1*1μm以下，則需要與技術經理提前聯系。

7. 對于不導電的樣品，如塑料，聚合材料，高分子材料之類，建議使用吸附膠盒、離心管等裝樣，請不要直接用自封袋裝，如需使用自封袋請將樣品與包裝固定牢固，避免運輸過程中摩擦產生靜電，導致樣品難測或無法測試；

項目案例

AFM形貌粗糙度

光滑薄膜厚度表征

結腸癌細胞的AFM像（3D結構）

具有對稱電極的KPFM圖像和AFM圖像

常見問題

1、AFM測試范圍最好小于多少？一般能測多大?

小于80×80μm；能測10×10μm、20×20μm、50×50μm。

2、AFM 測試數據有幾種格式？

spm和mdt格式，分別用NanoScope Analysis、IA軟件打開。

3、AFM粉末樣品制樣的常用基底有哪些？

常用基底有3種：HOPG（高定向石墨），MICA（云母），Si-chip（硅片）。HOPG的優點是導電，主要用于導電樣品的測試。MICA和Si-chip都是常用基底，主要是提供一個平面，可以根據參考文獻或之前的測試條件來選取。

4、為什么AFM測試中，樣品表面粗糙度不能太大？

一般AFM儀器允許的最大高度差是10μm（部分儀器更小），對于表面起伏過大的樣品，一方面可能超出儀器測試范圍，另一方面可能導致跳針、針尖受損或污染，從而影響圖像質量，增加損耗成本。

5、AFM測試中，對于導電性不佳的樣品，是否需要噴金處理呢？

AFM的常規測試模式對樣品導電性沒有要求，部分電學模塊測試，如KPFM，是需要樣品導電的。由于金顆粒有一定尺寸，噴金會對形貌有一定影響，所以一般不建議噴金。

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