：：AZoNanotechnology文章
.jpg)
主題列表
背景
高分辨率掃描熱顯微鏡（SThM XE系列AFM）
XE系列納米熱探針
溫度對比模式（中醫）
電導率對比度模式（CCM）
奈米XE系列熱成像
背景
公園系統的原子力顯微鏡（AFM）技術的領導者，提供產品，解決所有的研究和產業化的納米應用的要求。由於採用了獨特的，可以在液體和空氣環境中的真正的非接觸式成像掃描儀設計，所有的系統是一個冗長的創新和功能強大的選項清單完全兼容。所有系統的設計與使用的易用性，準確性和記的耐久性，和您的客戶提供meetiong所有目前和未來需求的最終資源。
擁有原子力顯微鏡行業中歷史最悠久的公園系統“產品，軟件，服務和專業知識全面的產品組合是匹配的，只有通過我們承諾為我們的客戶。
高分辨率掃描熱顯微鏡（SThM XE系列AFM）
人們越來越在納米材料的熱分散的利益。 XE系列掃描熱顯微鏡（SThM）模式開發的探針在納米級的熱性能。 XE系列SThM使用nanofabricated熱探針，實現了一個獨特的信號檢測方案的前所未有的高度，空間和散熱的分辨率和靈敏度。
XE系列SThM技術地圖使用一個nanofabricated熱探頭與電阻元件的樣品表面的熱性能。 XE系列SThM是在兩種模式下，熱顯微鏡（中醫）和熱傳導性顯微鏡（ CCM）中醫允許用戶測量樣品表面的溫度變化。 CCM允許用戶測量樣品表面的導熱係數的變化。
圖1顯示的XE系列SThM系統的原理圖。一個“V”形電阻元件被安裝在懸臂結束。當探針和樣品表面之間的距離是由通常的原子力顯微鏡的計劃控制，熱探頭，形成一條腿的惠斯通電橋（圖1 ）。這是這惠斯登電橋，反饋，調整，平衡電橋電壓，以便測量探頭的溫度（中醫），或保持一個恆定的探頭溫度（CCM）。
.jpg)
圖1。 XE系列SThM系統的示意圖。
在懸臂的振幅偏轉變化可以生成地形的原子力顯微鏡圖像。因此，地形信息，可以被分離樣品的熱性能的局部變化，和兩種類型的圖像，同時可以收集。
XE系列納米熱探針
的關鍵組成部分 SThM SThM提示，電阻溫度計作為的同時（或在CCM模式下的加熱器） ，原子力顯微鏡針尖。懸臂熱元素反應不同導熱係數的變化，並導致懸臂偏轉。前SThM設計不能提供足夠的空間和熱的決議，批判地由導線為基礎的熱探頭，即Wollastone線的幾何形狀的限制。，XE系列SThM使用其中一個電阻元件是印刷圖案的原子力顯微鏡針尖上的一個熱探頭nanofabricated 。
圖2（a）和2（b）顯示了掃描電子顯微鏡（SEM）一個沃拉斯頓線熱探頭圖像，並在使用XE系列SThM nanofabricated熱探頭。 nanofabricated探頭尖端半徑約為 100 nm，使高分辨率的熱圖像掃描，而沃拉斯頓線探頭比幾百納米。
.jpg)
圖2。 （一）XE系列納米熱探頭和（b）一個沃拉斯頓線的SEM照片。
在圖 3和4，比較之間的XE系列納米熱探頭和Wollastone線探頭。成像樣品是氫倍半矽氧烷（HSQ）與矽襯底上的1微米直徑的職位。 XE系列納米熱探頭，具有優越的空間和熱決議清楚地表明在地形和導熱分辨率的詳細差異。請注意分辨率和靈敏度等顯著增強，僅由nanofabricated熱探頭和優勢結合起來 ，實現SThM模式靈敏度XE系列提供。
.jpg)
圖3。 1毫米直徑的矽基底上的圖案（5微米掃描尺寸）（一）XE系列納米熱探頭和（b）Wollastone線 HSQ職位的地形圖像進行比較。
.jpg)
圖4。導熱係數的1毫米直徑的矽襯底上（5微米掃描尺寸）圖案的使用（一）XEseries納米熱探頭和（b）Wollastone線的HSQ職位的形象比較。
溫度對比模式（中醫）
在中醫模式，XE系列納米熱探頭的電阻元件電阻溫度計。根據表面溫度，熱探頭尖的變化溫度的表面進行掃描。線溫度的變化導致其電阻變化。一個非常小的區域的溫度可以通過運行一個恆定的電流測量，簡稱為“電流探頭，通過探頭和測量電阻，如圖 5所示。
.jpg)
圖5。中醫模式的示意圖。
首先，針尖與樣品表面的熱平衡投入，因而它的電阻是不變的的。此時，在橋的可變電阻調整，使1和2點之間的電位差變為零。然後，溫度探頭，探頭的變化在表面掃描。探頭的電阻的相應變化，將改變電壓平衡的橋樑，改變點 1和2之間的電壓差。這就是所謂的' SThM錯誤'。這SThM錯誤是用來產生SThM的中醫模式的形象。
通過探頭中醫的電流設置為足夠小，沒有探頭的自熱發生。 （由於自加熱的電阻變化會導致溫度測量中的錯誤。）此外，在中醫模式，掃描速度的小費達到與樣品表面的熱平衡所需的時間是有限的。
電導率對比度模式（CCM）
電導率對比度模式（CCM）的XE系列納米熱探頭的電阻元件是用來作為一個電阻加熱器。有足夠的能量是施加到探頭尖端保持在設定溫度，它通過一個反饋環路。保持設定溫度所需的能量，代表當地的導熱係數。 CCM的示意圖如圖 6所示。
.jpg)
圖6。 CCM模式的示意圖。
當預設值比樣品的溫度高得多，使得加熱探頭，探頭接觸，熱流量的樣品，在探頭的冷卻。反饋感官這種轉變，平衡電橋電壓，探頭的電阻（或溫度），並恢復其預設值。 XE系列SThM的原始數據反映的反饋電壓V OUT，應用於橋樑。然而，試樣的熱導率是成正比的熱流（〜 出2 V），當針尖與樣品接觸。簡單的校準方法可以實現絕對的導熱係數測量。
針尖與試樣的受調查的熱流是由以下三個因素控制;
對於大多數的樣品探針樣品接觸面積的變化可以忽略不計，而且由於其大熱質量，樣品保持在一個恆定的溫度（探針和樣品之間的溫差也保持不變，因為在溫度探頭是由反饋環路控制）。因此，在熱流的變化將不僅造成樣品的熱傳導率的變化。
然而，由於樣品的導熱係數在掃描過程中各不相同，探頭的溫度趨於改變，惠斯登電橋使用的SThM錯誤和反饋環路，以平衡應用於尖端的電壓保持其溫度不變，在預設值。
奈米XE系列熱成像
圖7顯示的高分辨率地形和XE系列SThM與納米熱探針導熱一個直徑4.3毫米的HSQ的矽襯底上，經後的圖像。在導熱不均勻性，由於 HSQ成分中的雜質，是觀察到在一個地勢平坦。如此高的溫度分辨率和靈敏度只能實現XE系列SThM 。
.jpg)
圖7。 （一）高分辨率SThM地形和（b）與 4.3毫米直徑的矽襯底上（5微米掃描尺寸）納米熱探頭 XEseries SThM HSQ後的導熱形象。
在圖8中的高分辨率地形和導熱係數與0.2微米直徑矽基底上的較小的HSQ職位的成像， 再次使用XE系列SThM納米熱探頭。導熱形象，也可以觀察到的雜質，這不是明顯的地形。
.jpg)
圖8。 （一）高分辨率SThM地形和（b）與矽基底上的5微米掃描尺寸的0.2毫米直徑的納米熱探頭 XEseries SThM）HSQ職位的導熱形象。
XE系列SThM擁有優越的空間和熱分辨率， 與以前SThMs相比，這顯然是證明。它開闢了在熱性能在各種納米材料的納米級調查很大的可能性。
來源：掃描熱顯微鏡（SThM） -公園系統的應用筆記
對於這個源的更多信息， 請訪問公園系統