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高性能原子力显微镜
发布时间: 2024-11-07
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利,实用新型专利
行业领域：
新材料技术
成果介绍
原子力显微镜（Atomic Force Microscope, AFM）属于扫描探针显微镜（SPM）系列仪器中应用最广泛的科学仪器，包括：扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）等； 与传统光学显微镜的原理不同（分辨率高约1万倍），AFM利用传感探针与样品的力相互作用来成像，是纳米科技的“眼睛和手”；STM是世界上第一台能够直接观察到原子的科学仪器，发明人（Binnig和Rohrer）获得1986年的诺贝尔物理学奖。 本成果主要包括AFM的多频率方法、高分辨成像、压电自感知探针和AFM测控等核心技术，其基本原理、思路、技术路线、方案如下： ① 原子力显微镜（AFM）的多频率方法：开启额外信号通道，提高灵敏度、分辨率和扫描速度；改善AFM电、磁物性测量的空间分辨率； ② 大气静电力显微镜（EFM）的高分辨成像技术：用“一次扫描方法”实现了大气EFM的亚十纳米的超高分辨率；通过图像重构算法提高了图像边沿的分辨率。 ③ 自感应探针原子力显微术（AFM）及其应用：发明了提高自感应探针性能的新方法；提出了一种高效的导电自感应探针制备的方法；实现了一种基于DSP的软件测频方法；
成果亮点
主要创新点包括： ①原子力显微镜（AFM）的多频率方法：应用于大气环境静电力显微镜(EFM): 分辨率提高到10-15纳米(当时最高约30纳米)，突破了大气EFM当时的最高分辨率；应用于开尔文探针力显微镜(KPFM)，这是多频率方法在KPFM中的首次应用；应用于磁力显微镜(MFM)：提高了灵敏度，实现了对超顺磁纳米颗粒弱磁性的成像；“大气环境下静电力、磁力成像的空间分辨率达到国际领先水平”。 ②大气静电力显微镜（EFM）的高分辨成像技术：可用于解决集成电路检测中的关键问题（分辨率、速度，亚表面检测）；大气环境下静电力的空间分辨率（亚10纳米）达到国际领先水平。 ③自感应探针原子力显微术（AFM）及其应用：将自感应探针的Q值提高2-3倍；基于DSP的软件测频方法，精度达到约±0.5Hz；所研制的仪器性能优异，免激光调节、操作简单。 ④扫描探针显微镜（SPM）的仪器技术及其应用：损耗型探针扫描显微镜通过技术成果鉴定（2005年），达到了国际先进产品的水平；起草国家标准；采用压电自感知探针研制了AFM仪器整机。
团队介绍
原子力显微镜技术中山大学研究小组（丁喜冬研究组）
团队介绍：
中山大学研究团队主要成员属于光电材料与技术国家重点实验室、中山大学物理学院和中山大学分析测试中心，在扫描探针显微镜(SPM)技术及其应用、表面分析与测试、半导体材料器件表征研究、微弱信号检测、测控系统与仪器设计等领域有深厚积累。
成果资料
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