自从Geim和Novoselov获得诺贝尔奖的发现开创了石墨烯研究领域以来,原子力显微镜就一直是石墨烯研究的一部分,因为它能够探测单个石墨烯薄片,提供纳米级的原子水平细节。早期的TappingMode图像,用力量多模®AFM在通过光学测量确定的位置,明确地确定了以前被认为无法接近的单个石墨烯层。
在这一发现之后的几年里,石墨烯的研究活动呈爆炸式增长,使用布鲁克原子力显微镜的出版物超过100篇。这些研究包括对石墨烯和氧化石墨烯制造的调查,其中一致的产品纯度和已知的低缺陷密度是一个关键挑战,特别是对于可扩展的石墨烯生产。它们还解决了石墨烯的广泛应用,从柔性显示器和快速电子到执行器,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在使用我们的维XR,维FastScan®和维图标®以推动他们在石墨烯和其他二维材料方面的研究。雷竞技网页版
先进的性能测量在石墨烯研究中令人兴奋的AFM发现中发挥了关键作用。本研究包括布鲁克独有的定量力学性能映射PeakForce QNM®由Chu等人(J. Procedia Eng 36, 571(2012))用于揭示石墨烯分层,由Lazar等人(J. ACS Nano ASAP 2013)用于量化控制电气设备应用中电极键合的石墨烯金属相互作用。其他例子包括复合材料的纳米级电导率研究(Bhaskar et al., J. Power Sources 216, 169, 2012)和功能化石墨烯(Felten et al., Small 9(4), 631, 2013),以及KPFM研究,阐明了优化的氧化石墨烯-有机混合FET器件中的电荷渗透途径(Liscio et al., J. Materials Chem 21, 2924, 2011)。雷竞技网页版
最新的布鲁克技术预示着更多令人兴奋的进步即将到来。PeakForce KPFM™可能允许将混合装置的研究扩展到更高的空间分辨率,更多的定量测量,以及与局部材料变化的相关性,这些变化可以在同时的机械性能映射中显示。未来的电导率研究可能会受益于证明的能力PeakForce金枪鱼™为最易碎的机械样品提供最高的空间分辨率。进一步的PeakForce QNM研究可能会丰富对二维材料石墨烯缺陷的研究,因为这种模式已经在3D晶体上显示出来,为原子缺陷分辨率的属性映射打开了大门。
在二氧化硅上制备的石墨烯薄片的地形图,显示了连续层之间预期的300pm石墨烯步长。
石墨烯薄片拉曼g波段。拉曼光谱允许通过g波段强度快速映射石墨烯层结构。
d波段的强度在1350cm左右1表示石墨烯晶格的无序性。这张d波段图像表明,沿样品的单层部分边缘有一个缺陷增加的区域。
PeakForce KPFM图像显示单层到双层石墨烯的功函数变化为80mV,但随着每层的增加而减小。
AFM形貌图像显示感兴趣区域的石墨烯层皱褶。
缺陷丰富区域的详细力学性能测量显示,与未受干扰的部分相比,石墨烯层具有更大的顺应性和更少的粘附性,这表明石墨烯层在该区域起皱。
变形通道显示石墨烯薄片上的变形比衬底上的变形更大,这使我们可以推断石墨烯薄片在加载过程中比硅更软,但在亚毫秒卸载过程中不会机械松弛。
这个模数图像显示了精细的结构,具有更大的顺应性,在模数映射图像上较暗的区域可见。