原子力显微镜

石墨烯和二D材料

布鲁克 AFM 支持高级属性测量和其他 2D 材料

自盖姆和诺沃塞洛夫获得诺贝尔奖以来,原子力显微镜一直是石墨烯研究的一部分,它能够探测单个石墨烯片,为原子水平提供纳米级细节。早期点击模式图像,通过布鲁克多模® AFM在光学测量确定的位置获得,明确识别了以前被认为无法访问的单个石墨烯层。

在这项发现之后几年,石墨烯研究活动爆炸,超过100种出版物使用布鲁克AFM。这些研究包括研究石墨烯和氧化石墨烯的制造,其中一致的产品纯度和已知的低缺陷密度是一个关键的挑战,特别是对于可扩展石墨烯的生产。它们还涉及石墨烯所设想的广泛应用,从柔性显示器和快速电子器件到执行器、生物传感器和复合材料。几乎每个领先的石墨烯研究中心的研究人员也使用我们的尺寸XR、尺寸快速扫描®和尺寸图标®系统来推动他们对石墨烯和其他2D材料的研究。

使用布鲁克多模位,使用石墨烯诺贝尔奖获得者绘制的 NbSe2 (a) 和石墨烯 (b) 的攻丝图像。揭示这些 2D 材料的存在、分层和吸附基板距离。来自K.S.诺沃索洛夫,D.江,F.谢丁,T.J.布斯,V.V.霍特克维奇,S.V.莫罗佐夫,和A.K.盖姆,美利坚合众国国家科学院学报102,10451(2005年)。版权所有(2005年)美国国家科学院

高级属性测量

先进的财产测量在石墨烯研究中令人振奋的AFM发现中起到了关键作用。本研究包括与布鲁克的独家峰值Force QNM®的定量机械属性映射,如Chu等人(J. Procedia Eng 36,571(2012)用于解开石墨烯分层和拉扎尔等人(J.ACS Nano ASAP 2013)用于量化控制电气设备应用中电极粘结的石墨烯相互作用。其他例子是纳米级电导率研究(Bhaskar等人, J. 电源源 216、169、2012)和功能化石墨烯(Felten等人,小9(4),631,2013年),以及KPFM调查,阐明了优化氧化石墨烯 + 有机混合FET器件中的电荷渗透途径 (Liscio 等人, J. 材料化学 21, 2924, 2011).

PeakForce QNM 模模在六角氮化铀上的石墨烯图像,揭示了与高度局部应变缓解对齐后向相应晶格的过渡。

推进未来研究的能力

最新的布鲁克技术有望取得更多令人振奋的进展。PeakForce KPFM™允许将混合器件调查扩展到更高的空间分辨率、更多的定量测量,以及与可同时在机械属性映射中揭示的局部材料变异的相关性。未来的电导率研究可能受益于峰值力 TUNA 的已验证™为机械最脆弱的样品提供最高空间分辨率。2D 材料石墨烯缺陷的研究可以通过进一步的 PeakForce QNM 研究来丰富,因为这种模式已显示在 3D 晶体上,为具有原子缺陷分辨率的属性映射打开了大门。

HOPG 上以 TUNA 模式制作的此当前地图演示了间距为 0.25nm 的"格子分辨率"。