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纳米加工制备有哪些技术与装备?

纳米加工制备有哪些技术与装备?

电子显微镜法:该技术可以对纳米材料的粒度,形貌,表面结构等进行表征。电镜技

术使用的装备分为扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)。SEM 主要表征样品的表面特

征,其放大倍数从几倍到几十万倍连续可调。但是进行 SEM 测试需要测试样品具有导电

性,对于不导电的样品需要进行 “ 喷金 ” 处理,在其表面蒸镀导电层。TEM 的分辨率比

SEM 要高,其分辨率可以达到 0.1-0.2nm。该技术是集形貌观察、结构分析、缺陷分析、

成分分析于一身的综合性分析方法,是纳米材料表征测试的重要方法。TEM 法的制样比

较繁琐,需要将净化过的样品置于特殊的铜网之上。相比于 SEMTEM 以透射电子为成

像信号来观察样品的微观组织和形貌,得到的是样品的 “ 透视投影 ”,可以观察到样品的

内部,而 SEM 只能观察到样品的表面状况。

纳米加工制备有哪些技术与装备?

目前世界上电子显微镜的供应商主要有日本电子株式会社(JEOL Ltd.)、日本日立公司

Hitachi Limited)以及美国 FEI 公司(FEICompany)、荷兰飞纳公司(Phenom-World)、

德国卡尔蔡司公司(Zeiss)。

纳米加工制备有哪些技术与装备?

X 射线衍射(XRD):X 射线衍射技术主要用于纳米晶体的结构分析,尺寸测试和物

相鉴定。X 射线衍射可以用来进行样品成分鉴定,但是定量精度不高,同时需要的样品量

也比较大。此外,X 射线衍射只对晶体纳米材料有效,非晶态材料无法对 X 射线产生衍射,

所以一般不采用这种方法进行表征测试。XRD 仪的供应商主要有日本岛津(SHIMADZU

CORPORATION)、日本理学(Rigaku Corporation)、日本奥林巴斯(Olympus Corpora-

tion)、荷兰帕纳科(PANalytical)、德国布鲁克(Bruker)等。

纳米加工制备有哪些技术与装备?

X- 射线同步辐射、中子衍射:该类大装置技术也是结构解析的重要方法,可以提供

原子分子层次的精细信息,是研究金属、半导体、陶瓷等无机材料以及有机材料、生物分

子晶体结构的重要手段。这些技术目前在纳米材料(特别是粉体材料)的结构分析中已有

着广泛的应用,进一步发展具有微区探测能力的高分辨结构解析技术将会极大地推动纳米

复合材料的研究进程。

纳米加工制备有哪些技术与装备?

扫描探针显微镜(SPM):该技术是测量探针与样品表面相互作用所产生的信号,

在纳米级或原子级水平研究物质表面的原子和分子的测试技术。这种显微镜的概念涵盖

了扫描隧道显微镜(STM)以及原子力显微镜(AFM)、激光力显微镜(LFM)以及磁

力显微镜(MFM)等等。相比于普通电镜,SPM 的分辨率更高,甚至能观测到原子,此

外不强制要求真空操作环境也是它的一大优势。SPM 的供应商为日本岛津(SHIMADZU

CORPORATION)、德国布鲁克(Bruker)、美国 Asylum Research 公司(Oxford Instru-

ments Asylum Research, Inc.)等。

纳米加工制备有哪些技术与装备?

X 射线光电子能谱(XPS):该项技术以 X 射线作为激发源,基于纳米材料表面被

激发出来的电子所具有的特征能量分布对其表面元素进行分析。可分析纳米材料的表面组

成、原子价态、表面结构以及表面能谱分布等。其取样深度一般为 10nm 以内。主要 XPS

能谱仪生产商为日本岛津(SHIMADZU CORPORATION)、日本 ULVAC-PHI 公司(UL-

VAC-PHI,Inc)以及美国赛默飞公司(Thermo Fisher Scientifi c Inc.)等。

纳米加工制备有哪些技术与装备?

俄歇电子能谱(AES):该技术是利用电子枪发射的电子束所逐出的俄歇电子对材料

的表面进行分析的表征方法,优点是在靠近表面 0.5-2nm 范围内分析灵敏度高,速度快,

分析直径可小到 6nm,尤其适用于纳米材料的表面 / 界面分析。日本 ULVAC-PHI 公司

ULVAC-PHI,Inc)是 AES 能谱仪的重要生产商。