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薄膜和涂料的AFM

薄膜的原子力显微镜图像

薄膜和涂层在从食品容器到光伏的所有领域都起着至关重要的作用。为了满足这些不同的需求,它们由各种材料和多种工艺制成,包括沉积、自组装和溶胶-凝胶技术。原子力显微镜是表征薄膜和涂层的有力工具,提供了对性能至关重要的有价值的信息。AFM以无与伦比的空间分辨率量化了三维粗糙度和纹理,并测量了纳米尺度的功能,包括电、磁和机械性能。这些薄膜的固有尺寸(厚度、晶粒和畴大小等)使得在亚纳米到微米分辨率下对它们进行表征非常重要。此外,在这些长度尺度上同时测量功能特性的能力已成为针对目标应用的薄膜工程的一个关键方面。万博电脑网页版登录AFM为薄膜生长过程的开发、优化和监测提供了关键信息,并为实现所需的功能特性而使设计路径合理化。

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计量

  • 表面粗糙度
  • 均匀性,多分散性
  • 形态
  • 粒子分析
  • 膜厚度

机械性能

  • 刚度,杨氏模量(力曲线,快速力映射,AM-FM,接触共振)
  • 弹性模量,损耗模量,粘弹性损耗切线(AM-FM,接触共振,损耗切线成像)
  • 能量耗散(AM-FM,接触共振,损耗切线成像,BE)

摩擦学性能

  • 摩擦(lem)
  • 粘附(力曲线,快速力映射)
  • 穿(lem)

电气性能

  • 电导率和介电常数(sMIM, CAFM)
  • 表面势(KPFM)
  • 存储电荷(EFM)
  • I-V型剖面(CAFM,力映射)
  • 介质击穿(nanoTDDB)

压电性能

  • 机电响应(PFM)
  • 域极性(PFM)
  • Piezo-hysteresis (PFM)

磁性

  • 磁力梯度(MFM)
  • 磁滞(MFM, VFM)
  • 磁电耦合(MFM, PFM, VFM)

热性能

  • 导热系数(SThM)
  • 热机的响应(SThM)
  • 相变(SThM)

共同使用

  • 电池与储能
  • 生物相容性
  • 腐蚀和防污
  • 数据存储
  • 铁电体和压电材料
  • 光学
  • 太阳能光电板
  • 半导体和微电子工业
  • 传感器和执行器,包括MEMS(微机电系统)
  • 组织工程和干细胞研究
  • 摩擦学

典型的薄膜沉积工艺

  • ALD(原子层沉积)
  • 化学气相沉积
  • 分子束外延
  • 脉冲激光沉积
  • 物理气相沉积法
  • 自组装
  • 溅射
  • 自旋铸
  • 热蒸发

“NiO薄膜电阻开关过程中离子和电化学现象的研究”,吕伟,肖建明。黄,王s,和曾琨,ACS达成。板牙。接口108092(2018)。https://doi.org/10.1021/acsami.7b16188

“三碘化甲铵铅钙钛矿从四方相到立方相的铁电畴定向和消失,”S. M. Vorpahl, R. Giridharagopal, G. E. Eperon, I. M. Hermes, S. A. L. Weber,和D. S. Ginger,ACS达成。能源板牙。11534(2018)。https://doi.org/10.1021/acsaem.7b00330https://doi.org/10.1021/acsaem.7b00330

“高度紧凑CsPbBr3.用ZnO纳米粒子修饰钙钛矿薄膜增强随机激光,”李晨,臧铮,韩晨,胡铮,唐晓,杜军,冷勇,孙凯,纳米能量40195(2017)。https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.08.013

“灵活和高灵敏度的压力传感器基于仿生层次结构,”m .剑k .夏王,z, h . Wang c .王谢h . m . Zhang和y张放置功能。板牙。27, 1606066(2017)。https://doi.org/10.1002/adfm.201606066

铁电BiFeO的畴壁传导3.“T. Rojac, A. Bencan, G. Drazic, N. Sakamoto, H. Ursic, B. Jancar, G. Tavcar, M. Makarovic, J. Walker, B. Malic, D. Damjanovic,Nat。板牙。16322(2017)。https://doi.org/10.1038/nmat4799

“刺激响应型弱聚电解质多层膜:一种自触发多药物传递的薄膜平台,”S. Anandhakumar, P. Gokul,和A. M. Raichur,板牙。科学。Eng。C58622(2016)。https://doi.org/10.1016/j.msec.2015.08.039

BiFeO的多铁和磁电性质3./ Bi4“透明国际”3.O12双分子层复合薄膜,"陈建军,唐志忠,白玉莹,赵s,j .合金化合物。675257(2016)。https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.03.119

“多晶有机-无机卤化物钙钛矿膜的晶界控制离子迁移”,邵勇,方勇,李涛,王强,董强,邓赟,袁颖,魏浩,王明,A. Gruverman, J. Shield,黄娇,能源环境。科学。91752(2016)。https://doi.org/10.1039/c6ee00413j

“咪唑基离子液体电解质中锌电沉积表面粗糙度演变的原位AFM研究”,J. S. Keist, C. A. Orme, P. K. Wright和J. W. Evans,Electrochim。学报152161(2015)。https://doi.org/10.1016/j.electacta.2014.11.091

“有机半导体薄膜生长中分子定向诱导的快速粗糙化和形态转变”,J. Yang, S. Yim,和T. S. Jones,科学。代表。59441(2015)。https://doi.org/10.1038/srep09441

“用扫描开尔文探针显微镜定量ZnO薄膜中的载流子浓度”,C. Maragliano, S. Lilliu, M. S. Dahlem, M. Chiesa, T. Souier,和M. Stefancich,科学。代表。44203(2014)。https://doi.org/10.1038/srep04203

T. Mehmood, A. Kaynak, X. J. Dai, A. Kouzani, K. Magniez, D. R. de Celis, C. J. Hurren, J. du Plessis,板牙。化学。理论物理。143668(2014)。https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2013.09.052

“分层聚合物接枝:层状‘刷’和‘凝胶’结构的合成和表征”,A. Li, S. N. Ramakrishna, P. C. Nalam, E. M. Benetti和N. D. Spencer,放置板牙。接口11300007(2014)。https://doi.org/10.1002/admi.201300007

“300nm厚薄膜高填充因子的高效小带隙聚合物太阳能电池”,李文华、K. H. Hendriks、W. S. C. Roelofs、Y. Kim、M. M. Wienk和R. A. J. Janssen,放置板牙。253182(2013)。https://doi.org/10.1002/adma.201300017

“利用磁场辅助压电响应力显微镜探测多铁纳米复合材料中局部应变介导的磁电耦合”,G. Caruntu, A. Yourdkhani, M. Vopsaroiu和G. Srinivasan,纳米级43218(2012)。https://doi.org/10.1039/c2nr00064d

“高度应变BiFeO的温度、厚度演化和外延击穿3.a·r·达摩达兰、s·李、j·卡蒂克、s·麦克拉伦和l·w·马丁,理论物理。启B85024113(2012)。https://doi.org/10.1103/physrevb.85.024113

“V2O5用于薄膜锂离子电池的高功率和能量密度纳米电极,”,刘勇,张强,于东,刘东,刘俊杰,曹国强,放置能量板牙。1194(2011)。https://doi.org/10.1002/aenm.201000037

“利用开尔文探针力和导电扫描力显微镜研究有机太阳能电池材料的光诱导降解”,E. Sengupta, A. L. Domanski, S. A. L. Weber, M. B. Untch, h . j。布特,T.绍尔曼,H. J. Egelhaaf和R. Berger,期刊。化学。C11519994(2011)。https://doi.org/10.1021/jp2048713

“I型胶原原纤维薄膜的纳米力学特性”,K.-H。钟,K.巴德里拉朱,T. A.斯珀林,R. F.库克和A. L.普兰特,朗缪尔263629(2010)。https://doi.org/10.1021/la903073v

“通过溶剂添加剂减少相分离,提高聚合物体异质结太阳能电池的性能”,C. V. Hoven, x . d。唐,r·c·科芬,j·皮特,t - q。Nguyen和G. C. Bazan,放置板牙。22E63(2010)。https://doi.org/10.1002/adma.200903677

“自组装聚苯乙烯-嵌段-聚(环氧乙烷)共聚物表面涂层:抗蛋白质和细胞粘附”,P. A. George, B. C. Donose和J. J. Cooper-White,生物材料30.2449(2009)。https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2009.01.012

A. B. South, R. E. Whitmire, A. J. Garcia和L. A. Lyon,ACS达成。板牙。接口12747(2009)。https://doi.org/10.1021/am9005435

“用力-距离曲线测量聚合物薄膜的纳米力学性能”,B. Cappella和D. Silbernagl,薄固体电影5161952(2008)。https://doi.org/10.1016/j.tsf.2007.09.042

“一种受贻贝和壁虎启发的可逆干湿胶粘剂”,h·李,b·P·李和P·b·梅瑟史密斯,自然448338(2007)。https://doi.org/10.1038/nature05968

“用于微机电系统(MEMS)的金刚石和硬碳膜-纳米摩擦学研究”,i.s. Forbes和J. I. Wilson,薄固体电影420508(2002)。https://doi.org/10.1016/s0040 - 6090 (02) 00854 - 4