扫描隧道显微镜表面电势测量

检测项目

表面功函数分布：测量样品表面不同区域的功函数，反映电子从材料内部逃逸到真空所需的最小能量。

局域接触电势差：精确测定探针针尖与样品表面特定点位之间的接触电势差，是KPFM测量的核心物理量。

表面电荷分布：探测由吸附、缺陷或掺杂引起的表面静电荷的空间分布与密度。

表面电势起伏：表征由于表面不均匀性（如不同晶粒、相界）导致的电势变化与波动。

分子偶极矩取向：研究吸附在表面的有机分子或生物分子的偶极矩方向及其对局域电势的影响。

半导体掺杂浓度分布：通过电势对比度，间接映射半导体器件中p型或n型掺杂区域的二维分布。

表面缺陷态电势：探测单个原子空位、台阶边缘或位错等缺陷处的独特电势信号。

纳米结构内建电场：测量量子点、纳米线或二维材料异质结内部存在的内建电场强度与方向。

表面光电压响应：在光照条件下，测量因光生载流子分离而产生的表面电势变化，研究光物理过程。

电化学反应界面电势：在固-液界面环境下，原位监测电化学过程中电极表面电势的动态演变。

检测范围

原子级分辨率成像：在获得表面形貌的同时，实现原子尺度的局域电势成像，分辨率可达0.1纳米。

纳米尺度功能表征：对纳米颗粒、量子点、分子自组装结构等纳米对象的电学性质进行空间映射。

二维材料表面：适用于石墨烯、过渡金属硫化物等二维材料及其异质结的层间电势和边缘态研究。

有机半导体薄膜：表征用于OLED、OFET等器件的有机薄膜的功函数均匀性及相分离区域。

金属表面与合金：研究不同晶面、晶界以及多组分合金表面的功函数差异和电子结构。

半导体器件截面：对切割后的晶体管、太阳能电池等器件截面进行电势分析，揭示内部工作机理。

生物分子与膜系统：在近生理条件下，研究蛋白质、DNA及细胞膜表面的电荷分布与静电相互作用。

腐蚀与钝化表面：监测金属表面氧化膜的形成、局部腐蚀起始点的电势特征。

超导材料涡旋态：在低温下观测超导体中的磁通涡旋及其周围的奇异电势分布。

环境条件下的原位测量：可在超高真空、大气、液体或可控气体环境中进行测量，拓宽应用场景。

检测方法

开尔文探针力显微镜：最主流的方法，通过检测探针与样品间的静电力，利用反馈回路施加补偿电压来测量CPD。

频率调制KPFM：通过检测静电作用引起的探针共振频率偏移来测量CPD，具有高灵敏度和空间分辨率。

振幅调制KPFM：通过检测静电作用引起的探针振动振幅变化来测量CPD，通常在大气环境中使用。

<强扫描隧道谱结合偏压调制: 在STM模式下，通过调制偏压并检测隧道电流的交流成分来提取局域表面电势信息。

<强表面光电压显微术: 将STM/KPFM与可调谐光源结合，测量光照诱导的表面电势变化光谱。

<强双通道同步成像: 同时采集样品表面的形貌像和高分辨率的电势像，实现形貌与电学性质的直接关联。

<强耗散信号监测: 在KPFM测量中同时记录非保守力的耗散信号，获取与能量耗散相关的补充信息。

<强高阶谐波检测: 分析探针振动产生的高次谐波信号，可用于提升信噪比或分离不同的相互作用力。

<强动态接触式电势差测量: 使探针与样品进行轻微接触式扫描，直接测量流动电流以推算CPD。

<强数据后处理与去卷积: 采用先进的图像处理算法，从原始数据中提取真实的电势信息，减少针尖效应的影响。

检测仪器设备

超高真空扫描隧道显微镜: 提供无污染的原子级清洁表面，是进行基础表面科学研究的核心设备。

<强导电原子力显微镜/开尔文探针系统: 集成AFM形貌成像与KPFM功能，是进行纳米尺度电势测量的主力商业仪器。

<强低温STM/AFM联合系统: 配备液氦制冷，可在极低温下工作，用于研究量子材料、超导体的电子态和电势。

<强磁体兼容STM/AFM: 可置于强磁场环境中，用于研究朗道能级、自旋极化态等磁相关电势现象。

<强电化学STM/AFM电解池: 专门设计的液体腔室和电极系统，用于固-液界面的原位电化学电势测量。

<强锁相放大器: 用于提取被噪声淹没的微小交流信号（如CPD信号）的关键电子设备，要求高灵敏度和稳定性。

<强导电镀层探针针尖: 通常为Pt/Ir涂层或全金属硅探针，确保良好的导电性以进行静电相互作用探测。

<强多通道数据采集卡: 高速高精度同步采集形貌、电势、相位等多路信号，实现相关分析。

<强激光干涉位移传感器: 用于精确检测微悬臂梁的纳米级振动，是AFM和KPFM的核心检测组件之一。

<强大气与环境控制附件: 包括手套箱接口、气体注入系统等，用于在可控气氛或惰性环境下进行测量，保护敏感样品。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验，获取相关数据资料;

出具检测报告。