ZYGO 与原子力显微镜（AFM）的互补性

ZYGO 与原子力显微镜（AFM）的互补性

在纳米到微米尺度的表面形貌表征领域，ZYGO ZeGage Pro光学轮廓仪和原子力显微镜（AFM）是两种核心但原理迥异的技术。它们并非简单的替代关系，而是具有强烈的互补性。理解各自的特点和适用范围，有助于用户根据具体的科学或工程问题，选择zui jia工具或组合使用，以获得全mian表面信息。

• 原理：基于白光干涉的光学测量，非接触。

  
  

• 垂直测量范围：大，从<1 nm 到数毫米。

  
  

• 横向测量范围：大，单次测量从几百微米到数毫米，拼接后更大。

  
  

• 垂直分辨率：亚纳米级（在理想光滑表面）。

  
  

• 横向分辨率：光学衍射极限限制，通常约0.3-0.5微米（取决于物镜NA）。

  
  

• 测量速度：快，单次测量通常几秒到几十秒。

  
  

• 对样品要求：需要一定的光反射信号，对透明、高反光、强散射表面有挑战但可应对。

  
  

• 测量环境：通常在大气环境下，也可适配于某些控制环境。

  
  

• 主要优势：大范围、高速度、非破坏、易操作、可测粗糙表面、三维全场数据。

  
  

• 原理：基于探针与样品表面的原子间相互作用力，机械接触或非接触模式。

  
  

• 垂直测量范围：通常<10微米。

  
  

• 横向测量范围：小，通常<100微米×100微米。

  
  

• 垂直分辨率：亚埃级（0.01 nm）。

  
  

• 横向分辨率：原子级（在接触模式下可达原子分辨率）。

  
  

• 测量速度：慢，单次扫描通常数分钟到数十分钟。

  
  

• 对样品要求：几乎无限制（导体、绝缘体、生物样品等），但表面不能太粗糙（以免损坏探针）。

  
  

• 测量环境：大气、液体、真空均可，环境控制灵活。

  
  

• 主要优势：ji高的横向和纵向分辨率、可测量原子/分子级结构、可测量局部力学性能（模量、粘附力）。

  
  

1. “先宏观，后微观"的侦cha策略：

   
   

• 使用ZeGage Pro快速对大区域（毫米级）进行扫描，定位感兴趣的局部特征（如一个特定的缺陷、颗粒、纹理区域）。

  
  

• 然后，使用AFM对选定的微小区域（微米级）进行超高分辨率成像，观察其原子/分子排列或纳米级细节。

  
  

2. “形貌+性能"的组合表征：

   
   

• 用ZeGage Pro测量样品整体的三维形貌、粗糙度、台阶高度等几何参数。

  
  

• 用AFM测量特定位置的纳米级形貌，并同时进行纳米压痕、 scratching 或摩擦磨损测试，获取该位置的局部机械性能，建立微区形貌与性能的关联。

  
  

3. 应对不同表面特性的分工：

   
   

• 对于非常光滑的表面（如磁头、超精密光学元件）：需要原子级平整度评估时，用AFM。需要评估大面积面形误差时，用ZeGage Pro。

  
  

• 对于粗糙或陡峭的表面：用ZeGage Pro，因为AFM探针可能无法跟踪或损坏。

  
  

• 对于柔软、易损伤或生物样品：AFM的轻敲模式或液体环境模式更合适。ZeGage Pro的光学测量也可能适用，但需注意信号强度。

  
  

• 对于需要统计信息的表面（如平均粗糙度、缺陷密度）：用ZeGage Pro进行快速、大面积的统计测量更高效。

  
  

4. 跨尺度的关联研究：

   
   

• 在研究从纳米结构到微米结构的自组装、涂层生长、腐蚀过程时，结合两种技术可以覆盖从分子尺度到工程尺度的完整演变过程。

  
  

ZYGO 与原子力显微镜（AFM）的互补性