原子力顯微鏡是一種高精度的表面分析儀器,它通過測量樣品表面與微型力敏感元件之間的微弱原子間相互作用力,來揭示物質的表面結構和性質。AFM原子力顯微鏡能夠測試的樣品類型非常廣泛,包括但不限于以下幾種:
固體樣品:
塊體樣品:如金屬、陶瓷、晶體、半導體材料等,一般要求材料高度低于一定數值(如8mm或3mm,具體取決于儀器規格),尺寸無特殊需求,但需注意樣品表面的粗糙度和平整度。
薄膜樣品:如氧化物薄膜、金屬薄膜等,要求直徑小于一定數值(如12mm),高度也有相應限制,同時要求樣品上下表面平整,高低起伏小于一定范圍(如1μm)。
粉末樣品:粉末類樣品需提供一定量(如10mg以上),由于原子力顯微鏡是盲掃,對樣品的分散性要求非常高,因此Z好是以液體的形式進行測試。通常提供不超過一定時長(如30min)的超聲預處理,溶劑由客戶提供(去離子水除外),并由客戶提供詳細的制樣條件。
液體樣品:
液體樣品需要提供一定量(如3ml),并配好膠體溶液,保證樣品均勻分散,無沉積,溶液澄清透明。樣品如需超聲或稀釋請事先說明,稀釋請提供相應的溶劑(去離子水除外),并說明稀釋倍數。液體樣品一般涂到新鮮解離的云母片上,如果樣品在云母片上吸附不好,客戶可以自行將樣品涂到其他底材上(如硅片)進行測樣。
生物樣品:
如蛋白、細胞、DNA等生物大分子,AFM原子力顯微鏡可用于細胞膜、細胞骨架、病毒顆粒等生物結構的研究。由于溶液中含有鹽,因此請調好濃度,減少鹽對測試結果的影響。同時,需要提供詳細的制樣過程。
特殊樣品:
原子力顯微鏡還可以用于測量一些特殊的樣品,例如石墨烯等二維材料的形貌與厚度,以及納米線、納米管等一維納米結構的表面特征。
在測試前,客戶需要提供明確的測試要求,包括測試區域(常規為20X20μm以內,過小需提前確認)以及導電要求(C-AFM和PFM都要求導電;PFM和KPFM測試需要樣品表面十分平整,樣品粗糙度Z好在10~200nm之間)。此外,由于樣品分布的不均勻性,Z好提供樣品的SEM或TEM圖,或者提供參考文獻中AFM原子力顯微鏡的效果圖,以提高結果的準確性。
總的來說,原子力顯微鏡作為一種多功能的測量工具,其應用范圍非常廣泛,幾乎涵蓋了所有需要高精度表面形貌分析的領域。