原子力显微镜模式

数据立方体模式

每个像素处的多维纳米级信息

纳米电学特性的完整解决方案

DataCube模式扩展了功能,例如峰力金枪鱼峰值力KPFM,通过启用多维数据立方体的采集。对于材料科学家和工程师来说,这打破了长期存在的效率和表征障碍。这些新功能提供了在高密度数据立方体中同必威手机客户端时捕获纳米级电气和机械特性的功能,而这在以前是不可能在一次测量中实现的。

相关多维电学

Dimension XR的DataCube模式在每个像素处提供多维纳米级信息,在单个测量中同时捕获电气和机械特性。

DataCube模式利用快速力量体积使用用户定义的“停留时间”,在每个像素中执行力-距离谱。使用高数据捕获率,在停留时间内执行大量电气测量,从而在每个像素处产生电气和机械光谱。典型的力-距离谱,以40 Hz的斜坡率测量,每像素100 ms的停留时间,在单个实验中提供了完整的特性,这在商业AFM中是闻所未闻的。同时呈现地形、机械和多维电子信息不再是一个史诗般的实验。现在这些数据可以作为常规的AFM测量。DataCube模式在每次扫描中使用复合数据呈现纳米级的多维数据立方体。此功能支持一系列强大的新模式。

DataCube金枪鱼(DCUBE-TURNA)

导电AFM结果受施加样品电压的影响,描绘了材料或器件的重要性能转变。DCUBE-TURNA能够在一次测量中同时采集多个样品电压下的纳米机械信息和导电性,从而构建一个密集的样品信息数据立方体。这是提供样品导电性完整图片的唯一模式,包括导电性类型(欧姆、非欧姆、肖特基等)和势垒高度等细节。

在磁赤铁矿(γ-Fe2O3)上采集的当前图像,同时在每个像素中将样品电压从-2V倾斜至+2V。不同的晶粒具有不同的传导机制,通过扫描电压将数据视为“切片”来突出显示。

DataCube SCM(DCUBE-SCM)

扫描电容显微镜(SCM)提供了一种纳米级准确度直接测量活性载流子浓度的方法。DCUBE-SCM可在一次测量中,在多个采样电压下同时采集纳米机械和载体信息。该技术为观察dC/dV振幅和dC/dV相位值变化以及结位置偏移提供了独特的解决方案。通过生成的数据立方体,研究人员可以观察到关于氧化物厚度、氧化物电荷、阈值电压、移动离子污染和界面陷阱密度的额外信息。

当电压从-2V上升到2V时,通过dC/dV振幅切片,显示pnp结轮廓随电压变化。数据由N.Chevalier&D.Mariolle提供,地址:法国莱蒂CEA格勒诺布尔阿尔卑斯大学。
在SRAM存储器中的两个相邻pnp晶体管上采集dC/dV振幅图像,同时将采样电压从-2V倾斜至+2V。依赖于电压的pn结位置对应于预期的行为。某些掺杂缺陷仅在特定电压下可见。扫描尺寸3x3微米。数据由美国大学N.Chevalier和D.Mariolle提供。格勒诺布尔阿尔卑斯山,CEA,莱蒂,法国。

数据立方体PFM(DCUBE-PFM)

压电响应(压电力)显微镜(PFM)是一种在纳米尺度上绘制出样品逆压电效应的技术。DCUBE-PFM能够同时采集数据立方体中的纳米机械信息和PFM振幅/相位谱,从而在单个数据集中显示每个域的开关电压。此外,DCUBE-PFM克服了与传统方法相关的伪影、样品损坏和数据分析的复杂性接触方式方法。

在BFO铁电样品中,沿着跨越多个畴的1.2µm长的线,DCUBE-PFM高度和PFM图像(左)和光谱图(右)。曲线图显示了从-6V到0V的斜坡期间PFM振幅和PFM相位与偏置的关系。可以提取每个域的开关电压。

DataCube CR PFM(DCUBE-CR-PFM)

DCUBE压电响应(压电力)显微镜与接触共振相结合提供了DCUBE-PFM的优点以及在每个像素处提供频率斜坡、在接触共振处提供全频谱和峰值灵敏度的额外优点。

在LiTaO3样品上收集的DCUBE-CR-PFM数据显示了地形、接触共振时的PFM振幅(CR)、PFM相位和CR峰值数(材料未显示压电响应时为零)。显示了几个像素的PFM振幅和相位与频谱以及相应的力谱。

数据立方体SSRM(DCUBE-SSRM)

扫描扩展电阻显微镜(SSRM)用于绘制掺杂半导体中大多数载流子浓度的变化。DCUBE-SSRM能够在一次测量中同时获取纳米机械信息和3D载流子密度映射。由此产生的数据立方体提供了完整的表征,包括纳米级形貌、机械信息和对数电阻谱。此外,I-V测量揭示了导电性,无论是欧姆、非欧姆、肖特基还是其他。

这里的图像系列展示了维度图标XR上的DataCube SSRM如何帮助绘制组件分布图并揭示粒子间的剧烈变化。在这里,DataCube模式下可用的模量图清楚地将硬金属氧化物颗粒与周围的软粘合剂区分开来,而同时获得的电导率图揭示了炭黑的不均匀分布。图像上边缘附近的粒子未被炭黑覆盖,从同一数据立方体中提取的一系列导电图像将该粒子识别为死粒子,即在整个工作电压范围内不活动。

DataCube sMIM(DCUBE sMIM)

扫描微波显微镜成像(sMIM)提供了阻抗的电容(C)和电阻(R)部分的图,以及dC/dV和dR/dV数据–在用户定义的采样电压下。使用DCUBE sMIM,可以在一次扫描中在各种采样电压下获得相同的特性,并立即获得“完整图像”。光谱还揭示了其他信息,如传导类型(欧姆、非欧姆、肖特基等)、氧化物厚度、氧化物电荷、移动离子污染和界面陷阱密度。

力与时间,以及电容(sMIM-C)与时间的关系,以2像素为单位绘制,掺杂类型相反。在100ms停留时间内获得的典型S形C-V曲线对于n型和p型均可见。图像显示了具有双阶梯剖面的Si样本上DataCube中3个不同样本电压下的“切片”(样本描述见:DOI:10.1016/j.microrel.2014.07.024,Infineon慕尼黑)。在不同电压下,n型和p型区域的对比度和灵敏度不同。