PinPoint 是如何工作的?

什么是PinPoint™ 模式?

PinPoint是Park Systems 原子力显微镜的专有操作模式,通过快速力谱映射提供精确和定量的纳米力学图像。不仅能够获得纳米机械特性,包括粘附力和弹性模量,还可以利用可控的接触力和时间来获得更精确和更少损伤的电学和机电学成像。在Park 原子力显微镜中,PinPoint将第二代原子力显微镜的几种传统模式结合到一个强大且可定制的软件包中。

PinPoint是如何工作的?

在PinPoint 模式下,悬臂在整个扫描区域的每个像素点做接近并缩回的动作,用来同时获取样品表面的三维形貌和纳米机械信息(例如256 x 256像素=65536个测量点)。
在每个像素点,XY扫描器停止,并通过对针尖和样品之间的接触力和接触时间的精确控制,绘制高速力-距离曲线。

PinPoint模式是如何工作的?

PinPoint 模式能够实现同时且实时的采集形貌、刚度、弹性模量和粘附力等特性图像。通过在接近-回缩技术中移动针尖,将力降低到几个nN,PinPoint确保无摩擦操作,消除剪切力,从而保持针尖和样品的最佳测量状态。

PinPoint可以和电学和机电学测量模式相结,PinPoint允许对剪切力敏感的软样品进行无创表征。

Park Systems PinPoint™纳米机械模式的工作原理。

Park Systems PinPoint™纳米机械模式的工作原理。

为研究电学和机电学的PinPoint模式

PinPoint C-AFM

PinPoint PFM用于增强纳米尺度的电学研究


与传统C-AFM相比,PinPoint C-AFM在形貌和电流测量方面具有更高的精度,这是因为:

  • 剪切力降低,从而保持针尖质量和寿命,提高重复性,
  • 最小化针尖磨损能够持续保障较高的空间分辨率,
  • 控制接触力和时间,实现高精度电流检测和反馈,
  • 界定接触力维持样品完整性,特别是在柔软的聚合物表面上,
  • 同时获取导电、形貌和样品纳米机械特性

PinPoint SSRM

PinPoint SSRM在半导体应用中的最佳效果。


与传统的SSRM操作相比, PinPoint SSRM 通过以下方式改进数据采集:

  • 减少剪切力,延长探针寿命,减少样品损坏,
  • 通过控制接触力和时间,提供更准确的电信号检测,
  • 同时获取电流、电导、电阻、形貌和纳米机械特性

PinPoint PFM

PinPoint PFM在纳米级增强电学研究中的应用


与传统接触式PFM相比,PinPoint PFM可以无创地获取软聚合物样品的形貌和压电数据。PinPoint PFM提供:

  • 控制接触力和时间,以进行可重复和准确的压电响应测量,
  • 最小化针尖磨损,维持高空间分辨率,
  • 无创成像,特别是通过减少剪切力对软样品进行成像,
  • 同时获取压电响应、形貌和纳米力学特性。

应用实例

用于故障分析和缺陷识别的PinPoint纳米力学模式

PinPoint C-AFM为故障分析提供所需的高精度和重复性用以表征半导体器件(如SRAM)的电气设计,因为

  • 可控的数据采集时间允许非常高的信噪比,
  • 无摩擦电导扫描,
  • 重复测量的可再现数据,
  • 更长的探针寿命可节省成本。

用于半导体器件失效分析的PinPoint C-AFM

  • 在故障设备的部件上观察到泄漏电流(泄漏部件用黄色箭头标记),
  • 泄漏电流源于故障设备组件下方n掺杂区域的接触。

用于细胞生物学和生命科学应用的PinPoint 纳米力学模式

PinPoint 模式通过以下方式提供生物样品的精确纳米机械成像:

  • 纳米机械性能的绘图,包括粘附力、弹性模量、刚度和变形以及纳米分辨率的形貌,
  • 利用相关形貌图对弹性分布进行快速定量成像,揭示样品的位置和方向,
  • 同时采集形貌和力距数据可避免位置误差,样品损伤,如划痕或条纹,通常在液体中细胞或生物样品的传统AFM成像中观察到。

通过PinPoint纳米力学模式测量的细胞力学性能。

高分子科学

商用聚四氟乙烯聚合物PinPoint 纳米力学成像

商用聚四氟乙烯样品上DMT模量的高分辨率纳米力学图。平均模量为~400 MPa 。在结晶区域达到500-600 MPa 。

该图显示了模量图的横截面轮廓,描绘了聚四氟乙烯域上的不同模量。

二维材料

通过PinPoint纳米力学模式对SiO2上的MoS2进行侧向力显微镜观察.

Pinpoint