Name: co-localizing kelvin probe force microscopy with other microscopies and spectroscopies: selected applications in corrosion characterization of alloys
Uploaded: 2022-06-27T14:00:00
Duration: 12 min 18 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Co-localizing Kelvin Probe Force Microscopy with Other Microscopies and Spectroscopies: Selected Applications in Corrosion Characterization of Alloys at JoVE.

아래에 구체적으로 언급된 경우를 제외하고, 모든 AFM 및 KPFM 이미징은 보이시 주립 대학 표면 과학 연구소(SSL)에서 수행되었으며, 공동 국소화 스캐닝 공초점 라만 현미경과 함께 보이시 주립 재료 특성화 센터(BSCMC)에서 공동 국소화 SEM/EDS 이미징이 수행되었습니다. 이 작업의 대부분에 사용 된 글로브 박스 AFM 시스템은 국립 과학 재단 주요 연구 기기 (NSF MRI) 보조금 번호 1727026에 따라 구입되었으며, PHD 및 OOM에 대한 부분적인 지원을 제공했으며 라만 현미경은 마이크론 기술 재단의 자금으로 구입했습니다. 저자는 이 원고의 그림 3 에 표시된 이진 MgLa 합금의 불활성 대기 KPFM 이미지 획득을 포함하여 MRI 보조금을 위한 예비 데이터를 확보하는 데 글로브박스 AFM 시스템을 사용한 Micron Technology에 감사드립니다. OOM과 MFH에 대한 부분적인 지원은 NSF CAREER Grant Number 1945650에 의해 제공되었으며, CME와 MFH는 NASA Idaho Space Grant Consortium EPSCoR Seed Grant의 추가 자금을 인정합니다. FWD는 에너지부 기초 에너지 과학 사용자 시설인 통합 나노기술 센터의 지원을 받았습니다. Sandia National Laboratories는 계약 DE-NA0003525에 따라 미국 에너지부 국가 핵 안보국을 위해 Honeywell International Inc.의 전액 출자 자회사인 Sandia LLC의 National Technology and Engineering Solutions가 관리하고 운영하는 다중 임무 실험실입니다.
저자는 KPFM 이미징을 위한 납땜 샘플을 준비한 Jasen B. Nielsen에게 감사를 표합니다. 이진 MgLa 합금(그림 3)은 전 호주 모나쉬 대학교의 Nick Birbilis가 미 육군 연구소(계약 번호 W911NF-14-2-0005)의 지원을 받아 제공했습니다. Kari (Livingston) Higginbotam은 Cu-Ag-Ti 납땜 샘플에 대한 KPFM 이미징 및 분석 기여에 대해 감사하게 생각합니다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)의 닉 흐라베(Nik Hrabe)와 제이크 벤징(Jake Benzing)은 NIST에서 AM Ti-6Al-4V 샘플을 준비(인쇄, 연마 및 생성 포함)하고 SEM/EBSD 분석을 수행하는 데 광범위한 기여를 했을 뿐만 아니라 Jake Benzing이 국립 연구 위원회 박사후 연구원 자격을 보유한 동안 유용한 토론으로 인정받고 있습니다.
이 백서에서는 객관적인 기술 결과 및 분석에 대해 설명합니다. 논문에 표현될 수 있는 주관적인 견해나 의견은 저자의 것이며 반드시 미국 에너지부, 미국 항공 우주국, 국립 표준 기술 연구소, 국립 과학 재단 또는 미국 정부의 견해를 나타내는 것은 아닙니다.

저자는 공개 할 이해 상충이 없습니다.

KPFM은 나노 스케일 분해능으로 표면 지형과 VPD를 측정하므로 고품질 KPFM 이미지를 얻으려면 샘플 준비가 중요합니다. 프로토콜 섹션에서 논의된 미세하게 그라데이션된 연마 단계는 금속 합금의 고품질 최종 표면 마감을 달성하기 위한 최적의 출발점입니다. 또한 광학 현미경으로 각 연마 단계 후에 표면을 검사하면 표면 품질 향상(예: 눈에 보이는 스크래치의 수, 크기 및 깊이 감소)을 확인할 수 있으며 진동 연마기로 마무리하면 최상의 최종 표면 품질을 제공합니다. 마지막으로, 연마 화합물 및 세척 방법을 선택할 때 시료 및 장착제와의 용매 호환성을 고려해야 합니다. 신중한 샘플 준비 외에도 다양한 특성화 기술을 공동 포지셔닝하려면 공통 참조 (즉, 기준 표시)를 사용하여 원점 위치 및 XY 좌표축 방향 (예 : 샘플 방향 / 회전) 6,7,32를 표시해야합니다. 이를 수행하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 가장 간단한 방법은 눈으로 또는 광학 현미경의 도움으로 볼 수있는 표면의 뚜렷한 기존 특징을 식별하는 것입니다. 이 방법이 작동하려면 피처에 잘 정의되고 쉽게 식별할 수 있는 원점(예: 모서리 또는 돌출부)이 있어야 하며 명확한 방향을 나타내야 합니다. 여기에 설명된 CuSil 납땜 샘플은 이러한 요구 사항을 충족하는 미크론 규모의 특징을 시연하여 공동 위치 파악을 간단하게 만듭니다(그림 1 및 그림 5) 30. 또한, 두 개의 상으로 분리 된 영역의 독특한 가시적 인 색상은 구성에 대한 통찰력을 제공했습니다 (즉, 구리 대 은이 풍부). 기준 표시를 만드는 가장 좋고 재현 가능한 방법은 나노인덴테이션일 수 있지만, 이를 위해서는 독립형 나노인덴터 또는 AFM 통합 나노인덴터 시스템에 액세스해야 합니다. 나노인덴트는 다양한 방법으로 배열할 수 있지만 가장 확실한 것은 AM Ti64 예(그림 2)32와 같이 하나의 인덴트를 원점으로 사용하고 직교 축을 따라 정렬된 두 개의 추가 인덴트를 사용하여 원점에서 X 및 Y 방향을 나타내는 것입니다. 마지막으로, 기준 마크는 또한 표면을 긁거나 마킹함으로써 확립될 수 있다(예를 들어, 다이아몬드 스크라이브, 면도날, 또는 마이크로매니퓰레이터 프로브 팁으로; 또는 지울 수 없는 잉크 또는 영구 마커로). 스크래치 기준점은 뚜렷한 표면 특징 및/또는 나노인덴터를 사용할 수 없을 때 유용할 수 있습니다. 그러나 이러한 방법은 특히 부식 특성을 검사할 때 문제를 일으킬 수 있습니다(예: 스크래치로 인해 표면이 손상되어 부식되기 쉽습니다). 스크래치 기준점을 사용하는 경우 스크래치가 실험 결과에 영향을 미치지 않도록 검사된 표면에서 스크래치를 조금 더 멀리 배치해야 합니다. 마찬가지로 잉크의 오염은 부식 성능에 영향을 미칠 수 있으므로 부식 이외의 재료 특성을 연구 할 때 이러한 방법이 더 잘 사용됩니다.
KPFM에서 VPD의 정량화는 AC 바이어스 및 DC 널링 전위의 적용에 따라 달라지므로 샘플 표면에서 AFM 척까지의 경로는 전기적으로 연속적이어야 합니다. 따라서 샘플이 척으로부터 전기적으로 절연된 경우(예: 후면 산화물 코팅이 있거나, 비전도성 기판에 증착되거나, 에폭시로 덮여 있는 경우) 연결이 필요합니다. 한 가지 해결책은 은 페이스트( 재료 표 참조)를 사용하여 샘플의 상단 표면에서 척까지 선을 그려 이미징 전에 선이 끊어지지 않고 완전히 건조되도록 하는 것입니다. 구리 테이프 또는 전도성 탄소 테이프를 사용하여 유사한 전기 연결을 만들 수도 있습니다. 전기 연결을 설정하는 데 사용되는 방법에 관계없이 KPFM 이미징 전에 멀티 미터로 척-샘플 연속성을 확인해야합니다.
금속 표면의 산화 또는 오염은 측정된 VPD의 급격한 변화를 초래합니다. 시료가 접촉하는 산소의 양을 최소화하면 표면 패시베이션 또는 분해가 느려질 수 있습니다. 산화를 방지하는 한 가지 방법은 AFM을 불활성 분위기의 글로브 박스에 두는 것입니다. 산소가 풍부한 주변 환경을 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 가스로 대체함으로써 샘플 표면을 비교적 깨끗한 상태로 장기간 유지할 수 있습니다(그림 3). 글로브박스 사용의 또 다른 이점은 용해된 오염 물질을 도입하고 부식 또는 패시베이션을 가속화하며 리프트 높이를 높여야 하기 때문에 분해능을 저하시킬 수 있는 지표수를 제거하는 것입니다(아래 참조). 또한, 측정된 VPD는 상대 습도(15,23)에 민감한 것으로 나타났으므로, KPFM 실험이 주변 조건에서 수행되는 경우 상대 습도를 모니터링(이상적으로 보고)하는 것이 중요하다.
사용된 AFM( 재료 표 참조) 및 사용된 KPFM 구현 모드에 따라 사용 가능한 이미징 매개변수 및 명명법이 달라집니다. 그러나 몇 가지 일반적인 지침을 공식화 할 수 있습니다. KPFM은 AFM 지형과 VPD 측정을 결합합니다. 따라서 좋은 지형 이미지는 팁-샘플 힘(따라서 팁 마모 및 샘플 손상 가능성)을 최소화하는 동시에 지형의 고충실도 추적을 유지하도록 설정된 설정점을 선택하는 필수 첫 번째 단계입니다(이득과 설정점의 상호 작용 최적화를 통해). 즉, 지형 이미징 모드에 관계없이 사용자는 샘플 또는 프로브를 손상시키지 않고 표면과의 충분한 상호 작용 사이의 균형을 결정해야합니다 (특히 금속 코팅 된 경우). 또한 샘플이 더럽거나 잘 연마되지 않으면 프로브 팁이 파편과 접촉하여 팁이 파손되거나 팁 아티팩트가 발생할 수 있습니다. 또한 KPFM Volta 전위 채널에서 지형 아티팩트를 피하는 것이 필수적이며, 이는 여기에 설명된 것과 같은 이중 패스 KPFM 모드에서 보다 쉽게 달성됩니다. 최적의 KPFM 이미징은 리프트 높이가 증가함에 따라 KPFM의 측면 분해능이 감소하기 때문에 낮은 리프트 높이와 높은 리프트 높이 사이의 균형이 필요하지만 AFM 지형 측정을 뒷받침하는 팁-샘플 상호 작용을 담당하는 단거리 반 데르 발스 힘은 낮은 리프트 높이에서 장거리 정전기 상호 작용의 측정에 영향을 미치는 불안정성을 생성할 수 있습니다. 상기와 같이 불활성 분위기의 글로브 박스에서 작업하는 것은 지표수 층을 제거하면 피드백 개선을위한 팁-샘플 상호 작용에 대한 기여도를 제거하여 KPFM 리프트 높이를 낮추고 공간 분해능을 향상시킬 수 있으며 일정한(본질적으로 0) 습도 및 감소된 전하 스크리닝으로 인해 재현 가능한 VPD의 추가 이점이 있기 때문에 이와 관련하여 유리할 수 있습니다. 마찬가지로, 감소된 표면 거칠기(즉, 더 나은 연마)는 더 낮은 리프트 높이를 가능하게 하고 개선된 KPFM 해상도를 초래할 수 있는데, 이는 지형적 아티팩트를 피하기 위한 좋은 경험 법칙이 리프트 높이를 스캔 영역 내에 존재하는 가장 높은 종횡비 표면 피쳐(들)의 높이와 거의 동일하게 설정하는 것이기 때문이다. 최적의 리프트 높이를 결정할 때 작용하는 또 다른 요소는 리프트 모드 패스 중 프로브 진동 진폭으로, 진폭이 클수록 작은 VPD에 더 큰 감도를 부여하지만 지형적 아티팩트를 피하거나 표면에 부딪히는 것을 방지하기 위해 더 큰 리프트 높이가 필요합니다(종종 리프트 스캔 단계에서 갑작스러운 스파이크로 표시됨). 다시 말하지만, 표면이 매끄러울수록 주어진 진동 진폭에 대해 달성할 수 있는 리프트 높이가 낮아져 공간 분해능과 Volta 전위 감도가 모두 향상되므로 우수한 샘플 준비가 핵심입니다. 마지막으로, KPFM 이미지를 캡처할 때 스캔 크기가 클수록 더 많은 샘플 커버리지가 가능하지만 검출 전자 장치로 볼타 전위를 정확하게 측정하려면 스캔 속도가 느리기 때문에 스캔 시간이 증가한다는 점을 명심해야 합니다.
전도성 물질의 표면에서 관찰되는 미세 구조의 상대적 귀족에 대한 추론은 KPFM을 사용하여 측정 된 VPD (예 : 마이크로 갈바니 커플, 입계 부식, 공식 부식)로부터 이루어질 수있다. 그러나 문헌에보고 된 물질의 절대 볼타 전위는 매우 다양합니다 18,24,27. 이러한 재현성 부족으로 인해 다양한 재료 시스템과 부식 거동에 대한 잘못된 해석이 발생했습니다23,25. 결과적으로 절대 볼타 전위(즉, 일 함수)를 측정하거나 실험실, 프로브 또는 일수에 걸쳐 측정된 VPD를 비교하려면 불활성 물질(예: 금)에 대한 KPFM 프로브의 일 함수 교정이 필수적입니다(25,48). 일부 저자의 2019년 연구에서는 다양한 KPFM 프로브를 조사한 결과 해당 프로브와 알루미늄-실리콘-금(Al-Si-Au) 표준물질 간의 측정된 VPD의 가변성을 보여주었습니다. 동일한 공칭 재료 및 디자인의 개별 프로브에 대해서도 일 함수의 차이가 관찰되었습니다(그림 12)25. 개념 증명으로 이전에 참조된 CuSil 납땜으로 결합된 316L 스테인리스강이 절대 VPD 또는 일 함수를 측정하기 위한 예시 재료로 사용되었습니다. Kvryan et al.30의 2016 년 연구 데이터는 다양한 프로브를 사용하여 동일한 샘플에서 얻은 KPFM VPD와 비교되어 내부 납땜 볼타 전위를 분석하는 데 사용되었습니다. Al-Si-Au 표준의 Au 부분을 기준 일 함수로 사용하여 프로브 일 함수를 보정함으로써 납땜 단계의 측정된 VPD의 반복성은 수백 밀리볼트(그림 12A)에서 수십 밀리볼트(그림 12C)로 수십 배 이상 향상되었습니다. 교정의 추가적인 개선은 불활성 기준의 일 함수를 직접 측정하거나(예를 들어, 광방출 분광법 또는 오거 전자 분광법을 통해) 밀도 기능 이론(25,48)을 사용하여 일 함수를 계산함으로써 실현될 수 있다.
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64102/64102fig12v2.jpg"> 그림 12: 프로브 교정이 KPFM Volta 전위 재현성에 미치는 영향 . (A) CuSil 납땜 샘플 내의 구리가 풍부하고 은이 풍부한 영역에 대한 VPD는 3 개의 다른 PFQNE-AL 프로브에 대해 얻어졌습니다. (B) 밀도 함수 이론에서 계산 된 바와 같이 왼쪽 세로축에 표시된 Al-Si-Au 표준의 금 부분에 대한 동일한 3 개의 프로브에 대한 VPD, 결과 수정 된 PFQNE-AL 일 함수 값이 오른쪽 세로축에 표시됩니다. (C) 납땜 샘플의 이미징 전에 이미징 된 Al-Si-Au 표준의 금에 대해 측정 된 VPD를 스케일링하여 얻은 구리가 풍부하고은이 풍부한 영역의 절대 VPD. 왼쪽 좌표축(패널 C 위의 방정식을 사용하여 계산)은 납땜 샘플 단계와 금본위제 사이의 VPD를 나타냅니다. 오른쪽 세로축(패널 C 아래의 방정식을 사용하여 계산됨)은 패널 B에서 계산된 프로브의 수정된 일함수를 기반으로 각 위상에 대한 결과 수정된 일함수를 나타냅니다. 이 수치는 Efaw et al.25에서 재현됩니다. 약어 : KPFM = 켈빈 프로브 힘 현미경; VPD = 볼타 전위차. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64102/64102fig12largev2.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
결론적으로, KPFM Volta 전위 맵과 SE 이미지, BSE 이미지, EDS 원소 조성 맵 및 EBSD 역극점 수치를 포함한 고급 SEM 기법의 공동 국소화는 구조-속성-성능 관계에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 마찬가지로, 스캐닝 컨포칼 라만 현미경과 같은 다른 나노-마이크로 스케일 특성화 기술도 공동 국소화하여 추가적인 구조적 통찰력을 제공할 수 있습니다. 그러나 여러 특성화 도구를 공동 지역화할 때는 표면 거칠기와 파편을 최소화하고 샘플 이미징 원점과 축(즉, 방향 또는 회전)을 나타내는 신뢰할 수 있는 기준 마커를 식별하거나 생성하는 등 샘플 준비가 중요합니다. 또한 주어진 특성화 기술이 후속 측정에 미치는 잠재적 영향을 고려해야 하며, 이러한 이유로 KPFM(비파괴적이고 표면 오염에 매우 민감함)을 다른 특성화 방법보다 먼저 수행하는 것이 좋습니다. 마지막으로, 표면 오염 물질을 최소화하고, 테스트 환경의 교란 효과(예: 주변 습도)를 고려 및 모니터링(또는 더 나은 방법으로 제거)하고, KPFM 프로브의 일 함수를 적절하게 보정하여 문헌에 보고된 KPFM Volta 전위 측정의 신뢰할 수 있고 의미 있는 비교를 가능하게 하는 것이 중요합니다. 이를 위해 AFM 시스템을 수용하기 위해 불활성 분위기 글로브 박스를 사용하고 (또는 사용할 수없는 경우 다른 형태의 습도 제어 / 저 수분 환경 사용) 프로브 교정을위한 잘 특성화 된 일 기능을 가진 금 또는 기타 불활성 참조 물질 표준을 사용하는 것이 좋습니다.

재료의 현미경 특성화는 새로운 재료를 이해하고 개발하는 데 근본적으로 중요합니다. 수많은 현미경 방법은 지형, 탄성, 변형률, 전기 및 열 전도도, 표면 전위, 원소 조성 및 결정 방향을 포함한 재료 표면 및 그 특성에 대한 지도를 제공합니다. 그러나 하나의 현미경 양식에 의해 제공되는 정보는 종종 관심있는 물질적 거동에 기여할 수있는 특성 모음을 완전히 이해하기에 충분하지 않습니다. 경우에 따라 고급 현미경은 원자력 현미경(AFM)을 통합하거나 다중 스캐닝 프로브 방식(예: 켈빈 프로브 힘 현미경[KPFM] 또는 상호 변조 정전기력 현미경[ImEFM1], 표면 전위 측정 및 자기력 현미경[MFM])2,3,4를 활용하는 도립 광학 현미경 플랫폼과 같은 결합된 특성화 기능으로 구성되었습니다. 도 5는 동일한 AFM 상에서 샘플을 특성화하는 것이다. 보다 일반적으로, 두 개의 개별 현미경의 정보를 결합하여 구조-속성 상관 관계 6,7을 얻고 싶습니다. 주사 켈빈 프로브 힘 현미경과 주사 전자 및 라만 기반 현미경 및 분광학의 공동 국소화는 특정 응용 예, 즉 부식 거동을 이해하기 위한 금속 합금의 다중 모드 특성화를 통해 두 개 이상의 개별 현미경에서 얻은 정보를 상호 연관시키는 프로세스를 설명하기 위해 여기에 제시됩니다.
부식은 재료가 환경과 화학적, 전기화학적으로 반응하는 과정입니다8. 전기 화학적 부식은 전해질이있는 상태에서 양극과 음극 사이에서 발생하는 전자 및 전하 이동을 포함하는 자발적 (즉, 열역학적으로 유리하며 자유 에너지의 순 감소에 의해 구동되는) 과정입니다. 금속 또는 합금 표면에서 부식이 발생하면 양극 및 음극 영역은 마이크로 갈바닉 부식9으로 알려진 공정에서 미세 구조적 특징의 구성 변화를 기반으로 발생합니다. 여기에 설명된 방법은 공동 국소화된 나노스케일 특성화 기술을 사용하여 다양한 합금 미세 구조 특징 사이에 있을 수 있는 미세 갈바닉 커플을 식별하는 실험 경로를 제공하여 부식 완화 및 신소재 개발에 잠재적으로 유용한 통찰력을 제공합니다. 이러한 실험의 결과는 합금 표면의 어떤 미세 구조적 특징이 활성 부식 동안 국소 양극 부위 (즉, 산화 부위) 또는 음극 (즉, 환원 부위)으로 작용할 가능성이 있는지 결정할 수있을뿐만 아니라 부식 개시 및 반응의 나노 스케일 특징에 대한 새로운 통찰력을 제공 할 수 있습니다.
KPFM은 각각 10나노미터 및 밀리볼트 정도의 분해능으로 샘플 표면의 동시(또는 라인별 순차) 지형 및 볼타 전위차(VPD) 맵을 생성할 수 있는 AFM 기반 스캐닝 프로브 현미경(SPM) 특성화기술입니다. 이를 위해 KPFM은 나노 스케일 팁이 있는 전도성 AFM 프로브를 활용합니다. 일반적으로 프로브는 먼저 샘플 표면의 지형적 변화를 추적한 다음 샘플 표면 위의 사용자 정의 높이로 들어 올려 지형 라인을 다시 추적하여 프로브와 샘플 사이의 VPD(즉, 샘플 표면의 상대 볼타 전위)를 측정합니다. KPFM 측정을 실제로 구현하는 여러 가지 방법이 있지만, 기본적으로 VPD의 결정은 AC 바이어스 (제시된 구현에서 프로브에) 및 가변 DC 바이어스 (제시된 구현에서 샘플에)를 동시에 적용하여 수행됩니다. 프로브의 고유 기계적 공진 주파수의 양쪽) 11. 구현 방법에 관계없이, KPFM은 금속 표면(12)을 가로질러 상관관계가 높은 측면 공간 해상도 지형 및 VPD 맵을 생성한다.
KPFM을 통해 측정된 VPD는 샘플과 프로브 사이의 일함수 차이와 직접적인 상관관계가 있으며, 또한 VPD는 (일반적으로) 용액13,14,15의 전극 전위와 추세를 보입니다. 이 관계는 VPD에 기초한 미세구조적 특징의 예상되는(국소) 전극 거동을 결정하는 데 사용될 수 있으며, 다수의 금속 합금 부식 시스템 15,16,17,18,19,20,21,22에 대해 탐구되었다. . 또한 측정된 VPD는 국소 조성, 표면층 및 입자/결정/결함 구조에 민감하므로 금속 표면에서 부식 반응을 시작하고 구동할 것으로 예상되는 특징에 대한 나노스케일 설명을 제공합니다. VPD (Ψ)는 문헌 13, 14에 더 상세히 설명 된 바와 같이, (측정 불가능한) 표면 전위 (χ)와 관련이 있지만, 정확한 전기 화학 용어(23)의 유용한 다이어그램 및 정확한 정의를 포함한다. 부식 연구에 대한 KPFM 적용의 최근 발전은 샘플 준비, 측정 매개 변수, 프로브 유형 및 외부 환경24,25,26,27의 영향을 신중하게 고려하여 수집 된 데이터의 품질과 반복성을 크게 향상 시켰습니다.
KPFM의 한 가지 단점은 표면 VPD의 나노 스케일 분해능 맵을 생성하지만 조성에 관한 직접적인 정보를 제공하지 않으므로 VPD의 변화와 원소 조성의 차이의 상관 관계는 보완 특성화 기술을 사용한 공동 국소화에 의해 제공되어야한다는 것입니다. KPFM을 SEM, 에너지 분산 분광법 (EDS), 전자 후방 산란 회절 (EBSD) 및 / 또는 라만 분광법과 공동 국소화함으로써 이러한 조성 및 / 또는 구조 정보를 결정할 수 있습니다. 그러나, 공동 국소화 나노 스케일 기술은 이미징의 극단적 인 배율, 시야 및 해상도의 차이, 특성화(28) 동안의 샘플 상호 작용으로 인해 어려울 수 있습니다. 서로 다른 장비에서 샘플의 동일한 영역에 대한 나노-마이크로 스케일 이미지를 얻으려면 기술을 공동 국소화하고 순차적 특성화18,28 동안 가능한 교차 오염으로 인한 아티팩트를 최소화하기 위한 높은 정밀도와 신중한 계획이 필요합니다.
이 기사의 목적은 KPFM과 SEM 이미징을 공동 지역화하기 위한 체계적인 방법을 정의하는 것이며, 후자는 EDS, EBSD 또는 라만 분광법과 같은 다른 특성화 기술로 대체될 수 있습니다. 특성화 단계의 적절한 순서, KPFM 분해능 및 측정된 VPD에 대한 환경 영향, KPFM 프로브 교정 및 KPFM과 SEM 또는 기타 고급 현미경 및 분광학 기술을 성공적으로 공동 국소화하는 데 사용할 수 있는 다양한 전략을 이해해야 합니다. 따라서 SEM과 KPFM을 공동 현지화하기 위한 단계별 일반화 절차가 제공되며, 이러한 공동 현지화의 모범적인 작업과 함께 의미 있는 결과를 얻을 수 있는 유용한 팁과 요령이 제공됩니다. 보다 일반적으로, 여기에 설명된 절차는 다양한 재료 시스템(6,7,29,30,31,32)에서 유용한 구조-속성 관계를 얻기 위해 KPFM 및 기타 AFM 모드와 다른 현미경 양식으로부터 얻은 이미지/속성 맵을 공동 위치화하기 위한 광범위하게 적용 가능한 프로세스를 개략적으로 설명하는 역할을 해야 합니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Atomic force microscope</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>Dimension Icon</td>
			<td>Uses Nanoscope control software, PF-KPFM module/key enabled</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Colloidal silica polish</td>
			<td>Leco</td>
			<td>812-121-300</td>
			<td>Abrasive: 0.08 &#956;m (80 nm). Used as a finishing polish for metals. Great when preparing samples for performing high resolution EBSD.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conductive silver paint, Pelco</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>16062</td>
			<td>Other products with similar conductivity can be used (e.g., Pelco #16031 or 16034), but this product combines fast ambient drying, low VOC, high mechanical strength, easy cleanup/removal, and relatively low sheet resistance: https://www.tedpella.com/adhesive_html/Adhesive-Comparison.aspx</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diamond slurry</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>MetaDi Supreme, Polycrystalline Diamon Suspension&#160;</td>
			<td>Final steps in polishing the sample. Start with 1 &#956;m, then move to 0.05 &#956;m (50 nm).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Multimeter</td>
			<td>Fluke</td>
			<td>Fluke 21 Multimeter</td>
			<td>For checking continuity from the AFM stage/chuck to the sample surface, confirming proper grounding and biasing, etc.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>EpoThin 2</td>
			<td>4:1 ratio of resin to hardener. Mixed together and used for mounting samples to help with polishing and experiments.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>459828</td>
			<td>200 proof, spectrophotometric grade. Used to clean samples after polishing and/or prior to imaging.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glovebox, inert atmosphere</td>
			<td>MBraun</td>
			<td>LabMaster Pro MB200B + MB20G gas purification unit</td>
			<td>Custom design (leaktight electrical feedthroughs, vibration isolation, acoustical noise and air current minimization, etc.) and depth for use with Bruker Dimension Icon AFM, 3 gloves, argon atmosphere</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image overlap software</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td>PowerPoint</td>
			<td>Other software products can be used as desired depending upon user knowledge. The essential software capabilities needed are translation, rotation, and scaling of images, as well as ideally adjustment of image transparency during overlay of KPFM/other microscopy images.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KPFM probe</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>PFQNE-AL</td>
			<td>Have also tried Bruker SCM-PIT and SCM-PIC probes, as well as solid Pt probes from Rocky Mountain Nanotechnology, but have found PFQNE-AL probes to provide superior performance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KPFM standard</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>PFKPFM-SMPL</td>
			<td>8 mm x 8 mm silicon wafer patterned with a 3 x 9 array of rectangular islands of aluminum (50 nm thick) surrounded by gold (50 nm thick). Mounted on a 15 mm steel disk with top surface gold layer electrically connected to disk.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanoindenter</td>
			<td>Hysitron</td>
			<td>TS 75</td>
			<td>Nanoindented additively manufactured Ti-6Al-4V samples in a right triangle pattern to create an origin and XY axes for co-localized imaging.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanscope Analysis</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>Version 2.0</td>
			<td>Free AFM image processing and analysis software package, but proprietary, designed for, and limited to Bruker AFMs; similar functionality is available from free, platform-independent AFM image processing and analysis software packages such as Gwyddion, WSxM, and others</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polisher</td>
			<td>Allied</td>
			<td>MetPrep 3</td>
			<td>Used during slurry polishing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Probe holder</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>DAFMCH</td>
			<td>Specific to the particular AFM used, but must provide a direct electrical path from the probe to the instrument; DAFMCH is the standard contact and tapping mode probe holder for the Dimension Icon AFM, suitable for KPFM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Raman microscope, scanning confocal</td>
			<td>Horiba</td>
			<td>LabRAM HR Evolution</td>
			<td>Scanning confocal Raman microscope with 442 nm, 532 nm, and 633 nm excitation wavelengths/lasers (used 532 nm doubled Nd:YAG); 10x, 20x, 50x, and 100x Olympus objectives; 50-250 mm adjustable confocal pinhole, 0.8 m imaging spectrometer with 600 and 1800 line/mm gratings; TE cooled 256 x 1024 CCD array detector; and 80 mm x 100 mm Marzhauser motorized XYZ stage plus DuoScan mirror capabilities for scanning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sample Puck</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>16218</td>
			<td>Product number is for 15 mm diameter stainless steel sample puck. Also available in 6 mm, 10 mm, 12 mm, and 20 mm diameters at https://www.tedpella.com/AFM_html/AFM.aspx#anchor842459</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning electron microscope</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>S-3400N-II</td>
			<td>Located at Boise State. Used to perform co-localized SEM/EDS on all samples except additively manufactured (AM) Ti-6Al-4V.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning electron microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>Leo</td>
			<td>Field Emission SEM. Located at NIST&#39;s Boulder, CO, campus. Used to provide co-localized SEM/EBSD on the AM Ti-6Al-4V samples.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon carbide grit paper (abrasive discs)</td>
			<td>Allied</td>
			<td>120 grit: 50-10005, 400 grit: 50-10025, 800 grit: 50-10035, 1200 grit: 50-10040</td>
			<td>Polished samples progressively from ANSI standard 120 grit to 1200 grit prior to employing any slurries. Note that ANSI standard 120 grit corresponds to P120 (European), while ANSI standard 1200 grit corresponds to P4000 (European) - i.e., the ANSI (US Industrial Grit) and European FEPA (P-Grading) abrasives characterization standards agree at coarse grits, but diverge numerically for finer abrasives.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonicator</td>
			<td>VWR (part of Avantor)</td>
			<td>97043-992</td>
			<td>Used to clean samples via sonication after polishing.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrahigh purity nitrogen (UHP N2), 99.999%</td>
			<td>Norco</td>
			<td>SPG TUHPNI - T</td>
			<td>T size compressed gas cylinder of ultrahigh purity (99.999%) nitrogen for drying samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Variable Speed Grinder</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>EcoMet 3000</td>
			<td>Used with silicon carbide grit papers during hand polishing.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vibratory polisher</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>AutoMet 250 Grinder Polisher</td>
			<td>Used to polish samples for longer periods of time. Automatic polishing.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

co-localizing kelvin probe force microscopy with other microscopies and spectroscopies: selected applications in corrosion characterization of alloys

표면 전위 현미경이라고도 하는 켈빈 프로브 힘 현미경(KPFM)은 유서 깊은 스캐닝 켈빈 프로브의 나노스케일 버전으로, 둘 다 크기는 같지만 팁-샘플 전위차와 부호는 반대인 널 전압을 적용하여 진동 프로브 팁과 샘플 표면 사이의 볼타 전위차(VPD)를 측정합니다. 샘플 표면에 전도성 KPFM 프로브를 스캔하면 표면 형상 및 전위의 나노 스케일 변화를 매핑하여 양극 및 음극 영역을 식별하고 갈바닉 부식에 대한 고유한 재료 원동력을 정량화할 수 있습니다.
후방 산란 전자(BSE) 이미지, 에너지 분산 분광법(EDS) 원소 조성 맵 및 전자 후방 산란 회절(EBSD) 역극 수치를 포함한 고급 주사 전자 현미경(SEM) 기술을 사용하여 KPFM Volta 전위 맵의 후속 공동 국소화는 구조-특성-성능 관계에 대한 추가 통찰력을 제공할 수 있습니다. 여기에서는 다양한 기술적 관심 합금에 대해 KPFM과 SEM을 공동 국소화한 여러 연구 결과를 제시하여 부식 시작 및 전파를 설명하기 위해 이러한 기술을 나노 규모로 결합하는 유용성을 보여줍니다.
이러한 조사에서 고려해야 할 중요한 사항과 피해야 할 잠재적 함정도 강조됩니다: 특히 프로브 교정 및 주변 습도(예: 흡착된 물), 표면 반응/산화, 연마 파편 또는 기타 오염 물질을 포함하여 테스트 환경 및 샘플 표면의 측정된 VPD에 대한 잠재적 교란 효과. 또한 전자 현미경 기반 기술이 제공하는 것 이상의 구조적 통찰력을 제공하기 위해 공동 국소화 방법의 일반적인 적용 가능성과 유용성을 입증하기 위해 세 번째 기술인 스캐닝 공초점 라만 현미경을 공동 국소화하는 예가 제공됩니다.

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Co-localizing Kelvin Probe Force Microscopy with Other Microscopies and Spectroscopies: Selected Applications in Corrosion Characterization of Alloys

켈빈 프로브 힘 현미경(KPFM)은 표면 지형과 표면 전위의 차이를 측정하는 반면, 주사 전자 현미경(SEM) 및 관련 분광법은 표면 형태, 구성, 결정도 및 결정학적 방향을 밝힐 수 있습니다. 따라서 SEM과 KPFM의 공동 국소화는 나노 스케일 조성 및 표면 구조가 부식에 미치는 영향에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니다.

켈빈 프로브 힘 현미경을 다른 현미경 및 분광학과 공동 위치 파악: 합금의 부식 특성화에서 선택된 응용 분야

Kelvin probe force microscopy (KPFM), sometimes referred to as surface potential microscopy, is the nanoscale version of the venerable scanning Kelvin ...

켈빈 프로브 힘 현미경(KPFM)은 나노 규모에서 표면 지형과 표면 전위의 차이를 측정하는 반면, 주사 전자 현미경(SEM)은 조성, 결정도 및 결정학적 방향을 밝힐 수 있습니다. SEM 또는 기타 현미경 기술을 KPFM과 공동 국소화하면 단일 기술로는 접근할 수 없는 재료 구조, 특성 성능 관계를 직접 식별할 수 있습니다. SEM 또는 기타 현미경 기술과 KPFM의 공동 국소화는 부식 시작 및 전파 메커니즘에 대한 나노 스케일 조성 및 표면 구조의 영향에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니다.KPFM 프로브 교정 및 관심 영역, 출처 및 방향을 표시하는 기준점은 이 방법의 성공에 매우 중요합니다. 습도를 최소화하는 글러브 박스도 매우 유용합니다. 이 절차를 시연하는 것은 내 실험실의 전 학부 AFM 연구원 인 Mike Hurley 교수의 응용 전기 화학 및 부식 실험실의 현재 박사 과정 학생 인 Olivia Maryon이 될 것입니다.시작하려면 AFM 및 사용할 기타 특성화 도구의 치수 요구 사항을 충족하도록 샘플을 준비하십시오. 광학 현미경을 사용하여 광택이 충분한지 확인하고 샘플 표면에 눈에 띄는 흠집이 거의 없는지 확인하십시오. 원하는 공동 지역화 방법을 구현하여 원점과 좌표축을 만듭니다.샘플이 AFM 스테이지의 샘플 척 진공에 밀봉 될 수있을만큼 바닥이 매끄럽고, 느슨한 파편없이 최소한의 표면 거칠기를 나타내며베이스에서 상단 표면까지 전도성 경로를 제공하는지 확인하십시오. 이렇게하려면 샘플을 척에로드하고 켜기 끄기 레버 스위치를 사용하여 척 진공을 켭니다. 전도성 실버 페이스트의 얇은 라인을 적용하여 샘플에서 척까지 연속적인 전기 경로를 제공합니다.은 페이스트가 건조되면 멀티 미터를 사용하여 샘플의 상단 표면이 샘플 단계에 대한 연속성이 양호한지 확인하십시오. AFM 제어 소프트웨어를 엽니다. 실험 선택 창이 열리면 적절한 실험 카테고리, 실험 그룹 및 실험을 선택합니다.그런 다음 실험 로드를 클릭하여 원하는 워크플로를 엽니다. 실험 워크플로가 열리면 워크플로에서 설정을 클릭합니다. 정전기 방전을 방지하기 위해 전도성 장갑을 착용한 상태에서 전도성 AFM 프로브를 적절한 프로브 홀더에 조심스럽게 장착하고 고정합니다.프로브 홀더의 구멍을 AFM 헤드의 접촉 핀에 맞추기 전에 먼저 AFM 인클로저의 측면을 만져 정전기가 축적된 것을 배출하도록 주의하면서 AFM 헤드에 프로브 홀더를 설치합니다. 프로브 설정 메뉴에서 사용 중인 프로브 유형이 표시되는지 확인합니다. 필요한 경우 프로브 선택을 클릭하고 드롭다운 메뉴에서 올바른 프로브 유형을 선택합니다.그런 다음 Return을 클릭하고 변경 사항을 저장합니다. 초점 팁 메뉴에서 초점 컨트롤의 위쪽 및 아래쪽 화살표를 사용하여 캔틸레버의 끝에 초점을 맞춥니다. 필요에 따라 초점 속도, 광학 줌 및 비디오 조명을 조정합니다.캔틸레버의 말단부에서 팁의 알려진 셋백을 기반으로 캔틸레버 아래의 팁 위치에 해당하는 위치에서 광학 이미지를 클릭하여 팁 위치 위에 십자선을 정렬합니다. AFM 헤드의 레이저 정렬 손잡이를 사용하여 프로브 캔틸레버 후면의 중심을 원위 끝으로 향하게 하고 반사된 빔을 위치 감지 감지기(PSD)의 중앙에 배치하여 레이저 정렬을 최적화하여 수직 및 수평 편향을 최소화하면서 합 전압을 최대화합니다. AFM 제어 소프트웨어 워크플로우에서 탐색 창을 선택하고 스테이지 이동 X-Y 제어 화살표를 사용하여 샘플 위로 프로브를 이동합니다.스캔 헤드의 위쪽 및 아래쪽 화살표를 사용하여 샘플 표면에 초점을 맞춥니다. 그런 다음 스테이지 이동 X-Y 컨트롤 화살표를 다시 사용하여 지정된 원점을 찾고 관심 영역으로 이동합니다. 스테이지 이동 X-Y 컨트롤을 사용하여 쉽게 식별할 수 있는 피처를 프로브 팁 바로 아래에 배치합니다.피처 위에 놓인 후 도구 모음에서 보정을 클릭한 다음 광학 및 광학 SPM 축 동일선형성을 선택하여 측면 장착 카메라 광학 장치에 의해 유도된 시차를 확대하고 수정합니다. 다음을 클릭하여 동일 선형성 보정 단계를 진행합니다. 마침(Finish)을 클릭하기 전에 제시된 각 광학 이미지에서 동일한 고유 피처 위에 십자선을 정렬합니다.그런 다음 소프트웨어 워크플로에서 탐색을 클릭하여 계속합니다. 지정된 원점을 찾고 그에 따라 X 및 Y 좌표축을 정렬하여 프로브 팁을 원점 중앙에 배치합니다. 원하는 관심 영역으로 반복 가능한 탐색을 가능하게 하고 다른 특성화 기술을 사용하여 공동 위치 파악을 가능하게 하려면 소프트웨어 창 하단에 표시된 X 및 Y 위치 값을 기록해 두십시오.도구 모음에서 스테이지를 클릭하고 참조 설정을 선택합니다. 지정된 원점 위에 있는 동안 원점 정의에서 점을 원점으로 표시를 클릭하여 X 및 Y 위치 값을 0으로 만듭니다. 그런 다음 프로브를 원하는 ROI로 이동하고 원점에서 ROI까지의 거리를 화면 하단에 X 및 Y 값으로 표시합니다.주변 시스템을 사용하는 경우 AFM을 닫을 때 음향 후드를 닫고 잠급니다. 매개 변수 확인 워크플로 창을 선택하고 기본 초기 이미징 매개 변수가 허용되는지 확인합니다. 도구 모음에서 현미경 설정으로 이동합니다.참여 설정을 선택하고 기본 참여 매개 변수가 허용되는지 확인하고 원하는 경우 수정합니다. 워크플로에서 참여 단추를 클릭하여 표면에 참여합니다. 팁이 제대로 맞물리도록 결합 프로세스를 모니터링합니다.결합되면 곡선을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 디스플레이 유형 전환을 선택하여 힘 대 시간에서 힘 대 Z로 힘 곡선의 표시 유형을 전환합니다. 스캔 인터페이스의 매개변수 창에서 AFM 토폴로지 및 KPFM 매개변수를 최적화하십시오. 캡처에서 적절한 디렉터리 경로와 파일 이름을 정의한 후 캡처 파일 이름을 클릭합니다.캡처 아이콘을 클릭하여 원하는 다음 완료 이미지 캡처를 설정합니다. 그런 다음 이미지가 캡처되면 워크플로에서 철회를 클릭합니다. 샘플이 충전을 억제하는지 확인하십시오.샘플의 전도성이 충분하지 않은 경우 이미징 전에 탄소 코팅을 고려하십시오. 샘플을 SEM 챔버에 로드합니다. 챔버를 닫고 펌핑하십시오.Beam On 버튼을 사용하여 전자빔을 켜고 확대 노브를 사용하여 광학적으로 축소하여 샘플 표면의 최대 시야를 얻습니다. 지정된 원점을 찾은 다음 확대 노브를 사용하여 확대합니다. 기울기 옵션(Tilt Options)에서 스테이지 회전에 값을 입력하여 기준 마커에 따라 X축과 Y축의 방향을 지정합니다.필요에 따라 확대하고 지정된 ROI의 원하는 이미지를 캡처하고 파일을 저장합니다. 각 특성화 도구에 적합한 소프트웨어를 사용하여 필요에 따라 원시 데이터를 처리합니다. 획득한 KPFM 및 SEM 이미지를 원하는 파일 형식으로 저장하고 내보냅니다.KPFM 데이터 파일을 연 후 KPFM 이미지의 AFM 지형 채널에 1차 평면 피팅을 적용하여 샘플 팁과 기울기를 제거하고 프로브 마모 또는 프로브 팁의 파편 픽업으로 인한 라인 간 오프셋을 보상하기 위해 필요한 경우 1차 평면을 적용합니다. 먼저 AFM 지형 이미지의 왼쪽에 있는 전위 채널 축소판을 선택한 다음 KPFM Volta 전위차 맵의 오른쪽에 있는 색상 스케일 막대를 두 번 클릭하여 이미지 색상 스케일 조정 창에서 색상 테이블 선택 탭을 열어 KPFM 이미지에 대해 원하는 색상 구성표 또는 그라디언트를 선택합니다. 이미지 색상 배율 조정 창의 수정된 데이터 배율 탭에서 KPFM VPD 이미지의 축척 막대 범위에 적절한 최소값 및 최대값을 입력합니다.먼저 높이 센서 채널 축소판 이미지를 다시 선택한 후 AFM 지형 이미지에 대해 이 프로세스를 반복합니다. 처리된 AFM 지형 이미지 및 KPFMV VPD 맵의 저널 품질 내보내기를 이미지 파일로 저장하십시오. 처리된 AFM 지형 이미지 및 KPFM VPD 맵을 원시 SEM 이미지와 함께 선택한 이미지 조작 소프트웨어에서 엽니다.AFM KPFM 데이터 및 SEM 이미지 모두에서 지정된 원점을 식별하십시오. 두 이미지의 원점을 오버레이합니다. 그런 다음 선택한 기준 마커 또는 특성 피처로 지정된 X 및 Y 좌표축을 사용하여 이미지를 회전 정렬합니다.필요에 따라 이미지의 크기를 조정합니다. 3개의 나노 들여쓰기의 비대칭 패턴을 만들어 KPFM과 SEM EBSD의 공동 국소화를 가능하게 하는 기준 마커로 사용했습니다. 원점 들여쓰기는 SEM 이미지에서 삼각형으로 표시되며 두 축의 들여쓰기는 원으로 표시됩니다.그런 다음 고해상도 공동 지역화 된 이미징이 단색 사각형으로 윤곽이 그려진 영역에서 수행되었습니다. 원으로 표시된 기준 들여 쓰기 중 하나를 포함하면 후방 산란 전자 SEM 및 AFM 지형 이미지가 정확하게 겹칠 수 있습니다. 결과 EBSD 결정학적 방향과 KPFM Volta 전위 맵도 공동 국소화될 수 있습니다.화살표로 표시된 것처럼 EBSD 및 KPFM 맵의 동일한 샘플 영역에 걸친 라인 스캔을 통해 결정학적 방향의 차이와 측정된 볼타 전위의 작은 변화의 상관 관계를 확인할 수 있었습니다. 컨포칼 라만 현미경은 정방정계가 풍부한 지르코늄 산화물이 금속 산화물 계면 근처에 우선적으로 위치한다는 것을 보여주었습니다. 공동 국소화 된 KPFM은이 정방정계가 풍부한 산화물이 인접한 더 고귀한 벌크 단사정이 풍부한 지르코늄 산화물 영역보다 훨씬 더 활성적이라는 것을 발견했습니다.유사하게, 지르코늄 금속에 내장 된 밝은 음극 입자를 가로 지르는 KPFM 매핑은 상대 볼타 전위의 큰 증가를 보여 주었고, 이는 또한 라만 스펙트럼의 중요한 변화와 상관 관계가있었습니다. 2.2단계에서 쉽게 식별할 수 있는 기준 표시는 공동 지역화의 핵심입니다. 잠재적인 샘플 손상 또는 오염을 방지하기 위해 KPFM은 일반적으로 4단계의 다른 특성화 방법보다 먼저 수행해야 합니다.전자 및 라만 현미경 외에도 형광 기반 초고해상도 현미경을 포함한 기타 보완적인 마이크로-나노 스케일 특성화 기술을 KPFM 또는 기타 고급 스캐닝 프로브 현미경 모드와 공동 국소화할 수 있습니다. 습도와 표면 수분을 제어하기 위해 저수분 불활성 분위기의 글로브 박스에서 KPFM을 수행하면 KPFM의 공간 분해능과 측정된 볼타 전위의 재현성을 향상시킬 수 있습니다.

Research

JoVE Journal

Engineering

Characterization of Surface Modifications by White Light Interferometry: Applications in Ion Sputtering, Laser Ablation, and Tribology Experiments

이온 스퍼터링에 응용 프로그램, 레이저 절제하고, Tribology 실험 : 화이트 빛 간섭 측정법에 의한 표면 수정의 특성

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. ...

연구

공학

Preparation and Friction Force Microscopy Measurements of Immiscible, Opposing Polymer Brushes

고분자 브러쉬를 반대 섞이지의 준비 및 마찰 힘 현미경 측정,

Solvated polymer brushes are well known to lubricate high-pressure contacts, because they can sustain a positive normal load while maintaining low ...

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

C 프로빙<sub&gt; (84)</sub&gt;은 스캐닝 프로브 현미경 및 분자 역학을 사용하여 실리콘 기판을 - 임베디드

This paper reports an array-designed C84-embedded Si substrate fabricated using a controlled self-assembly method in an ultra-high vacuum chamber. The ...

Sub-nanometer Resolution Imaging with Amplitude-modulation Atomic Force Microscopy in Liquid

액체의 진폭 변조 원자 힘 현미경과 서브 나노 미터 해상도 이미징

Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown ...

Characterization of Ultra-fine Grained and Nanocrystalline Materials Using Transmission Kikuchi Diffraction

전송 키쿠치 회절을 사용하여 울트라 미세 그레인과 나노 결정 재료의 특성

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and ...

Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy (ATOM)

Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy ATOM

Scaling the number of measurable parameters, which allows for multidimensional data analysis and thus higher-confidence statistical results, has been the ...

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

광 공진기 및 레이저 응용을위한 고분자 미소 구의 제조

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, ...

Determining Tribocorrosion Rate and Wear-Corrosion Synergy of Bulk and Thin Film Aluminum Alloys

Tribocorrosion 속도 대량이 고 얇은 알루미늄 합금의 마모 부식 시너지를 결정

The increasing complexity and severity of service conditions in areas, such as aerospace and marine industries, nuclear systems, microelectronics, ...

In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication of Asymmetric Crossbars Based on Mixed-Phased a-VOx

In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication of Asymmetric Crossbars Based on Mixed-Phased a-VOx

혼합 위상 a-VOx에 따라 비대칭 크로스바의 바이어스 및 제조와 시투 전송 전자 현미경 검사법

Resistive switching crossbar architecture is highly desired in the field of digital memories due to low cost and high-density benefits. Different ...

Parallel Active Cantilever Arrays in AFMS to Enable High-Throughput Inspections

Active Probe Atomic Force Microscopy with Quattro-Parallel Cantilever Arrays for High-Throughput Large-Scale Sample Inspection

Author Spotlight: Introduction to Active Probe Atomic Force Microscopy with Quattro-Parallel Cantilever Arrays

An Atomic Force Microscope&#160;(AFM) is&#160;a powerful and versatile tool for nanoscale surface studies to capture 3D topography images of samples. ...