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原子力显微镜(AFM)已经成为一个广泛的工业和科学领域的公认和完善的技术。AFM是用来绘制材料表面的,但近年来新成像模式的引入将AFM的能力扩展到现在可以用来探测材料的许多不同属性。这也扩大了AFM的应用范围。在这篇文章中,我们看看AFM已经成为一种重要的成像和表征技术的许多应用。
AFM是一种成像方法,它使用由柔性悬臂和原子尖锐的尖端组成的压电带电探针来扫描样品的表面。当探针扫描表面时,表面和尖端之间的分子间相互作用导致尖端朝向表面移动(并且在许多情况下触摸表面)。
该运动也导致激光束,其闪耀在悬臂的背面以偏转。将该激光偏转记录在位置敏感的光电二极管(PSPD)上。使用反馈回路重置整个系统,其中探头返回其原始位置,并且对样本中的每个原子发生相同的过程。这使得能够映射每个原子的位置。新的成像模式的引入使得样品的电气,电介质,机械,光学和热性能与表面的形貌一起映射。
生物学
软生物样品可能不是每个人的首选,但AFM有一种称为非接触模式的成像模式,与其他模式不同,它从不接触样品的表面。这种成像模式的发展使生物分子和生物样品的结构和性质得以确定。
原子力显微镜在生物学上的应用范围从检查大组织到单个细胞和生物分子,如蛋白质。AFM也被用于成像其他基本的生物过程和生物分子,包括病毒、膜、细胞间隔、细胞过程(如胞吐作用)、细胞的机械特性、细胞间的接触力、细胞和生物分子如何相互作用、以及其他生物分子如何与DNA相互作用,举几个具体分析的例子。
AFM也广泛应用在生物生物工程等领域的应用,可以用来调查植入物的表面性质以及它们与生物物质,特别是关于纳米级属性,以及宿主的细胞将坚持一个植入,这样就不会拒绝了。
纳米技术
Given that most nanomaterials have an active surface and, in the case of 2D materials, only possess a surface, a lot of the properties of nanomaterials are governed by the structure of a nanomaterial’s surface, so probing the surface of nanomaterials has become a big application area.
除了确定纳米材料的结构、电学、机械、光学和热性能外,AFM还可以与纳米制造方法结合使用来操纵纳米材料的结构(和性能)。欧洲杯足球竞彩这可以采用AFM尖端化学修饰表面的形式,或者通过电子束光刻和浸渍笔光刻等技术从纳米材料中物理去除原子,或者在纳米材料的表面产生特定的图案。
除了作为操纵纳米材料的工具,AFM还可以用来测量制造后原子操纵的后续效果。
半导体
利用半导体的半导体材料和产品是欧洲杯足球竞彩原子力显微镜已经成为有用工具的另一类材料。AFM还被用作半导体生产线的过程控制工具,用于质量控制、故障分析、缺陷识别以及器件表面粗糙度和特性的测量。
原子力显微镜还可以用来研究器件中使用的半导体材料的性质。欧洲杯足球竞彩这可以从测量半导体结的电学性质,到确定半导体材料的掺杂水平,材料中的缺陷数量,载流子迁移率,以及半导体结的栅极特性(尽管最后一种特性通常只适用于金属氧化物半导体)。
AFM也可以用于使用半导体材料的整体,完整的装置,太阳能电池(光伏 - PVS)是最常见的例子之一。这包括测量装置的纳米级特性,以识别装置的施主 - 受体区域,装置的量子和电力效率,以及PV器件的光电和光电流区域。
电子产品
像使用半导体的完整设备一样,AFM也可以用来测量电子元件的性质,以及原子水平上不同电子区域的性质。在许多情况下,这表现为整个器件或器件内使用的材料的基本电性能和介电性能,但AFM也可以用来确定更奇异的电子性能,如铁电畴和压电畴。欧洲杯足球竞彩
AFM可以用来确定许多不同的电子性质,包括陷波和共振电子结构,以及通过测量电流泄漏和是否可能发生电气故障来确定电子设备的安全性。
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