扫描探针显微镜（SPM）最大的特色之一是可以实现具有空间分辨的多物理场下的原位表征与调控，尤其适用于具有丰富物理特性的铁性材料研究。本报告将主要介绍研究团队利用扫描探针显微镜技术在材料多场耦合研究中的部分结果。报告将以铁电薄膜为核心，结合电场、光场、应力场的调控，介绍铁电薄膜及其异质结中的多场耦合现象，展示SPM在铁性材料与器件性能研究中的应用价值。课程详情时间：2022年1月11日(周二)10:00-11:00

扫描探针技术（SPM）同时具备多种物性的表征成像与加载能力，因此在多学科交叉及多场耦合研究中能发挥关键性作用。然而多场耦合及复杂样品环境又对SPM的控制与实验方案设计带来新的挑战，因此针对性地进行SPM平台的改造与实验方案的优化非常重要。本报告将结合主讲人的相关工作，分享通过SPM平台改造与优化，实现从无机铁电薄膜到单个有机极性分子力-电耦合行为的研究。通过SPM电流测量系统的改造，以及图形化力电加载的运用，揭示力电加载对无机铁电薄膜极性及隧穿电流的不同影响，并提出力电混合的极性调控优化策略。在此基础上结合有机极性分子的特点进行实验方案优化，将研究对象延伸至有机极性分子层及极性单分子，实现了单分子尺度下多极性态及可控阻变。课程详情时间：2021年12月14日(周二)10:00-11:00北京时间题目：从铁电薄膜到极性单分子的力电耦合行为课程链接：点击阅读原文/扫描下方二维码报名，锁定直播间主讲人介绍张潇悦

加入牛津仪器，您可以享受：良好的工作生活平衡制度标准工作时间为每周5个工作日(上午9点至下午5点)或弹性工作时间15天及以上带薪年假、10天带薪病假补充住房公积金节假日及生日福利卡商业补充医疗保险商业意外险、重疾险子女门诊及住院100%报销电影礼券新婚庆贺、生育庆贺儿童节福利、读书基金奖励年度公司旅游、年度健康体检领英课程培训账户职位申请方式方式一//长按识别下方二维码申请//方式二候选人在邮件主题内写明申请岗位名称和姓名将中/英文简历发送至OIChina.Job@oxinst.com方式三通过官网链接申请请复制搜索原文链接https://jobs.oxinst.com/或点击文末"阅读原文"*点击"阅读原文"加入牛津仪器

本次报告将介绍薛加民老师课题组最近基于AFM所做的两个工作。通过对样品或针尖进行改造，将普通的AFM的功能加以扩展，使其可以测量微纳电子学器件的能带结构。依靠AFM纳米级别的稳定性，pA级别的电流精度，我们可以在室温下获得高质量的数据。在报告中，我们还将介绍开发AFM丰富的扩展功能，包括外接设备，软件定义接口，模块化编程实现定制扫描模式等。这些扩展性帮助我们在近期的工作中实现了非标准化的测量。课程详情时间：2021年9月22日(周三)10:00-11:00北京时间题目：利用AFM探测器件的能带结构课程链接：点击阅读原文/扫描下方二维码报名，锁定直播间主讲人介绍薛加民

光电材料与器件是支撑新能源、新型显示和光电子等战略性新兴产业的关键，其功能的实现决定于载流子输运过程。器件工作时，载流子迁移距离可达纳米-微米量级，其输运性质如类型、浓度与迁移率等，会受到界面能带结构的显著影响。

原子力显微镜不是一台冰冷的机器，它承载了鲜活生动的科学故事。一根根探针，组成了科学探索的阶梯。在见微学堂中，牛津仪器将邀请各个科学领域的专家学者，分享他们使用原子力显微镜解决的实际问题。第一期讲座，我们荣幸地邀请到了华南师范大学的高兴森教授。让我们和高老师一起领略微观世界之美，用小小的探针撬动大大的科学秘密。铁性拓扑畴结构（如涡旋、斯格明子畴等）蕴含着丰富多彩的物理现象和新功能，有望用于构筑未来拓扑电子学器件。报告主要介绍小组近年利用扫描探针技术研究纳米岛中铁性拓扑畴的一些进展，主要包括在铁电纳米中观察到的涡旋畴与中心畴等拓扑结构，极化畴壁和涡心等拓扑缺陷带来的低维导电性，多铁纳米异质结中电场调磁性控斯格明子等有趣现象，及其潜在的电子学器件用途。课程详情时间：2021年7月8日(周四)10:00-11:00北京时间题目：铁性纳米岛中拓扑畴结构及其相关物性调控课程链接：点击阅读原文/扫描下方二维码报名，锁定直播间主讲人介绍高兴森

Research的原子力显微镜已被学术和工业研究人员广泛用于材料科学、聚合物、薄膜、能源研究和生物物理学的表征。除了对样品形貌和粗糙度进行常规成像外，Asylum

VRS1250同时还支援许多不同的操作模式及配件，使得它在各式的高速AFM中脱颖而出，让实验不局限于高速成像，对跨领域科研团队和公共设备平台而言，十分理想适切。AsylumResearch

通过将病毒外壳模拟为球状晶体进行的理论计算表明这一高度上的突变可能是来自于晶格缺陷的动态重组。这一研究突出了病毒形变过程中拓扑缺陷的重要性，这也有助于我们更好地理解病毒对不同的机械及化学信号的响应。

研究人员借助原子力显微镜通过探针施加循环载荷来对石墨烯以及氧化石墨烯样品进行了机械疲劳测试。测试结果表明石墨烯的疲劳寿命超过十亿次循环，这比其它任何有相关报道的材料的疲劳寿命都要高。石墨烯及其它二维材料往往都可以承受很高的应力而不发生断裂。这一特点使其在如柔性电子、纳米复合材料等应用中具有很大的优势。而对于这些应用而言，有一个很重要的考量因素就是材料的抗疲劳特性，也就是承受小的、重复性载荷的能力。然而目前对于二维材料这种原子级厚度材料的长期机械可靠性研究仍比较缺乏。为了这一研究目的，来自多伦多大学和莱斯大学的研究人员利用原子力显微镜对架空的石墨烯和氧化石墨烯片层进行了疲劳测试以及分子动力学模拟研究。这一研究成果为我们打开了一扇通往二维材料机械可靠性更深层次研究领域的大门。除此之外，科研人员也对在下一代应用中如何增强二维材料的抗疲劳特性有了更多的认知。产品介绍MFP-3D

在“扫描电容显微镜(SCM)”诞生之前，研究人员、半导体芯片制造商，以及失效分析工程师们很难观察到掺杂水平、掩模和注入对齐的细微变化或误差，以及这些误差所导致的器件失效。SCM的发明让工程师们能够进行亚微米级别的器件探测，并在器件制造和故障分析过程中找到问题所在。牛津仪器Asylum

在诸如高分子、生命科学、能源存储以及二维材料等多种研究领域中，研究人员都希望能实现在样品处于特定的环境条件下时，通过原子力显微镜对样品进行原位的扫描。比如在溶液环境下观察生物分子，加热高分子材料研究相变的过程，以及在手套箱中研究电池材料的特性等。如果您在其它型号的AFM上做过这些原位研究的话，您大概认为增加环境控制功能是一件非常困难、甚至难以实现预期效果的事情。为了解决AFM原位扫描的难题，Cypher

科研人员对自组装的BFO纳米岛阵列进行了可逆极化翻转特性的研究。他们借助原子力显微镜（AFM）对样品的电学特性以及机电耦合特性进行了表征，实验结果表明这一体系可以创造出稳定的导电畴壁，且其导电性可以变化约1000倍。铁电材料中的导电畴壁（DW）相当于一种特定路径的电荷传导通路，可以用于实现超低功耗的非易失存储器。然而，在极化翻转的过程中对导电畴壁的具体位置以及导电性的精准操控仍然具有很强的挑战性。来自中国清华大学以及其它几所著名高校的研究人员通过探究铁酸铋（BFO）材料的受控极化翻转行为对这一热点问题进行了深入研究。其研究样品为自组装的斜方变形BFO纳米岛（R相）嵌入在铝酸镧（LAO）上的四方变形BFO薄膜（T相）中。研究人员通过原子力显微镜对样品进行了导电性以及局部机电耦合特性的表征，从而在纳米尺度上对其电荷传导以及极化行为进行进一步的研究。结果表明这一体系具有十字形的拓扑受限导电畴壁结构，且其具有两种稳定的电畴形态。在这两种极化形态间的可逆转换可以改变导电畴壁的导电性，且其变化值超过了1000倍。研究人员对样品进行了超过100次的强/弱导电性状态的转换，并对电流进行测量，其测量结果在几个月的实验周期内仍能保持稳定。这一实验所展示出的高度可重复性与稳定性使得新型铁电纳米器件的大规模商业化生产成为了可能。

日本的研究组制备了BFCO钴铁酸铋薄膜（部分铁原子被钴原子置换的铁酸铋），能够在室温中自发形成面外的磁畴结构。通过纳米尺度的磁学表征和机电耦合表征，研究者证实了材料的磁畴能够被电场翻转。基于磁阻效应的随机存取存储器（MRAM）以及其它一些新型的磁学器件，有望成为快速、高密度、长寿命的数据存储解决方案。如果可以通过电场而不是电流来控制磁场，那么此类器件的功耗将能够被进一步降低。然而，实现电场调控是非常有挑战的工作。东京工业大学和名古屋工业大学的学者通过具有铁磁性和铁电性的BFCO薄膜，在这一领域取得了进展。薄膜在钪酸钆基底上生长，以减小晶格失配导致的应力。由此制备的单一晶相的薄膜在室温下具有自发形成的面外磁畴。利用AFM的磁学表征和机电耦合表征技术，研究团队发现了材料的面外磁畴方向可以被电场方向所调控，而不需要施加电流。这表明材料的电畴和磁畴之间存在显著的耦合作用。这项发现将有助于开发具有低功耗的MRAM及其它非易失性磁存储器件。

在利用SEM-EDS进行钢中碳含量检测时，常常会发现含量偏高，这主要是碳污染造成的。碳污染的主要来源有：SEM样品室的有机气氛；粘样品的导电胶排出的气体；样品表面由于与外界接触产生的污染；在进行EDS分析时，随着束流的增加，分析时间的延长，碳污染会越发严重，所得碳的定量结果也会随之升高。如图1为某样品中碳峰强度的来源，总强度包括了样品中碳的净含量、污染、重叠峰干扰及连续X射线强度。虽然牛津仪器AZtec软件利用Tru-QTM技术可以准确的剥离重叠峰并扣除连续X射线的影响，但碳污染的影响仍然无法彻底消除。图1

正极材料是锂离子电池中成本最高、对性能影响最大的组成部分，也是整个锂电原材料行业投入最大、竞争最激烈的领域。市面上常见的正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、磷酸铁锂（LiFePO4）和三元正极材料。三元正极材料是一种复合正极材料，主要有镍钴铝酸锂（NCA，LiNixCoyAl1-x-yO2）和镍钴锰酸锂（NCM,

https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2020.103930Note:

日本的研究人员借助原子力显微镜(AFM)研究了自组装配位聚合物表面的结构转变。AFM良好的晶格级分辨率以及液相成像的能力，使得引入客体分子时观察聚合物框架上的细微、可逆的变化成为了可能。多孔配位聚合物(PCP)是由有机配体和金属离子自组装而成的新型材料。有的PCP可以在引入客体分子或受到外界刺激后，可逆地改变其结构，但仍然保持晶体形态。这一优异的特点使得PCP材料在分子的传感、分离以及储存等领域都有潜在的应用。完整报告可点击文末“阅读原文”查看。相关阅读推荐原子力显微镜案例分享

海洋会向大气释放巨量的气溶胶。它们选择性地吸收太阳辐射，参与云团的成核，进而影响全球的气候和环境。为了更好地理解气溶胶的作用，科学家需要有合适的工具，对单个气溶胶颗粒进行亚微米级别的表征。最基本的一点是，科学家需要知道这些气溶胶是以什么状态存在的，气态、液态、抑或是固态？通过牛津仪器MFP3D原子力显微镜，爱荷华大学的科学家研究了不同种类的海洋气溶胶，其中包含无机盐颗粒、有机酸颗粒以及糖类颗粒。他们将不同种类气溶胶沉积在硅片上，使用轻敲模式进行扫描。MFP3D原子力显微镜的高分辨率能够精确地测定气溶胶的形貌参数。测试在MFP3D配套的湿度样品腔中进行，可以在测试过程中保持已知、稳定的湿度环境。形貌测试之后，科学家通过AFM力曲线测量了颗粒的粘弹性性质，力曲线所提供的纳米力学信息可以用确定这些颗粒的物态。AFM结果表明，颗粒的形貌和物态之间存在相关性。因此，仅仅通过形貌测试，就可以半定量地辨别颗粒的状态，这提供了一种快速鉴别气溶胶颗粒的新方法。Measurements

目前，金属材料的增材制造（又称3D打印）已经广泛应用在航空、汽车、医疗等领域，用于生产具有不规则曲面、深凹孔洞、细密内腔或者较大的厚薄比等特点的构件。

本文把卤素钙钛矿的离子迁移、极化和PV回滞性在纳米尺度上联系起来。通过牛津仪器Asylum

研究表明超薄的掺杂HfO2薄膜具有增强的铁电性，这一特性与其他如钙钛矿等铁电体形成了鲜明对比。压电力显微镜（PFM）以及扫描电容显微镜（SCM）均验证了厚度低至1

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，可用来制作功率器件、晶体管、集成电路和光电器件等。半导体材料的价值在于其能够与多种介质有所联系，诸如它的光学、电学特征则可充分应用于器件，而且随着社会的不断进步与现代科学技术的快速发展，愈来愈多的半导体材料同现代高科技相互结合，其产品能够更好地为人类服务并且改变人类的生活。本次课程，牛津仪器应用专家马岚博士将要同大家分享半导体材料及器件检测技术，希望能对行业内工作者带来帮助和启发，欢迎您参加！时间：2020年6月5日

由导电高分子和绝缘高分子形成的共混物能够用来制作柔性的微电极阵列，在可穿戴设备、超级电容器、生物传感器等领域有着潜在的应用。这样的共混物会形成复杂的纳米结构，但传统的测试手段仅能测量其宏观性质。在这个工作中，作者使用Cypher原子力显微镜，对P3HT-PMMA共混物的导电性质进行了纳米尺度的表征。文中使用的双增益电流模块可以测量从一皮安到一微安的电流，跨越六个数量级。文中还使用了CoolerHeater样品台，保持温度的恒定，避免样品性质随环境温度的变化。基于MFP3D原子力显微镜平台，作者还搭建了一套“扫描电化学池显微镜”（SECCM）。利用特制的玻璃管探针，SECCM可以在材料微区进行电化学测试，相当于一个可移动的电化学液池。SECCM测得的微观电化学性质，和宏观的电化学测试结果可以很好地对应起来。更多细节，请见下文。AFM的多种工作模式都是可以用于研究导电高分子共混物强有力的工具，这其中包括了扫描电化学池显微镜（SECCM）。其可以在不同尺度下对样品进行表征，从而研究样品的结构和电化学/电学特性之间的联系。从先进超级电容器到可穿戴健康检测设备等下一代的电子器件都会用到柔性微电极阵列。柔性微电极阵列的制备方法通常将含有导电微区的高分子共混材料打印到绝缘相中。尽管这一结构同时包含了纳米级和微米级的尺度，但目前对其的表征手段仍然以宏观表征工具为主。为了解决这一问题，来自英国Warwick大学和美国Arizona大学的研究人员在不同的尺度下研究了材料的结构和电化学特性的联系。所研究的样品为poly(3-hexylthiophene)（P3HT）和poly(methyl

药物常与人的一生息息相关，虽不至于时时相伴，但真的需要它时，希望它是可靠、可信赖的。正规药物从开发到临床应用程序繁杂、耗时甚长、投入巨大，因此对药物活性成分的监测以及对假药与仿冒药的来源追踪都是药厂关注的核心问题，同时也是我们作为使用者非常关心的问题。图1

ES具有高分辨扫描能力以及精确的力控制，可以对类病毒颗粒进行准确、无损的表征。除了学术界，牛津仪器的原子力显微镜也在疫苗制造行业发挥着作用，用于疫苗的品质控制。Researchers

在生物领域中，越来越多的研究人员开始使用能谱（EDS）技术对生物材料进行元素分析，但对一些刚接触该设备的生物学家来说仍然可能是一个挑战。最初，EDS在生物电子显微学中应用非常狭窄，但近年来，随着无窗型能谱检测器技术的发展和扫描电镜低加速电压性能的提升，EDS在生物样品中的应用呈指数增长，但生物样品的制备仍然是制约SEM-EDS分析的壁垒之一，在此我们将与您分享一些制样及使用技巧。1.

相变诱导塑性(TRIP效应)，是指亚稳态奥氏体向马氏体转变导致的高强度及良好塑性的现象。TRIP效应通常会引起拉伸过程中明显的加工硬化。然而，香港大学黄明欣教授等观察到在1500MPa级Q&P钢中存在异常TRIP效应。在应变速率为1000s-1的小应变阶段，存在大量的残余奥氏体向马氏体的转变，但未观察到明显的加工硬化现象。为探索这种异常TRIP效应的机制，利用EBSD/EDS(牛津仪器Symmetry

研究者制备了基于石墨烯的场效应晶体管，然后在器件上覆盖薄薄一层肺膜（主要由脂质和蛋白构成），测量氧气的透过性。实验结果显示，相比健康的肺膜，氧气更容易通过病理状态下的肺膜。实验中也用到了MFP-3D的纳米刻蚀功能划开薄样品，可以测量到它们的厚度；而轻敲模式对肺膜的高分辨成像，帮助研究者揭示了氧气透过性和肺膜微观结构之间的关联。更多技术细节，请看下文介绍，或点击文末阅读原文查阅文献A

摘要锂离子电池生产所用材料中的杂质和污染物会对成品产生灾难性的影响。因此，必须在整个生产过程中对材料的质量和清洁度进行监测，发现污染物并控制其来源。质量监测必须贯穿整个生产过程，从矿山生产的原材料到最终的电池级粉末。本文介绍了一种利用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）对电池原料粉末中的杂质进行自动检测和识别的方法。通过在生产过程的不同步骤取样，可以确定污染物在哪个步骤被引入，从而判断污染源并制定后续的解决方案。引言锂离子电池在过去十年中一直是一项关键技术，也是电动汽车行业发展的一个重要组成部分。锂离子电池生产所用材料的纯度必须非常高，以避免金属颗粒击穿绝缘隔膜而出现严重事故，并保证电池具有理想的性能和寿命。质量控制在整个制造过程中都至关重要，因为即使是极少量的污染物也可能导致灾难性后果。电池中使用的金属，首先从原矿中提取出来，此时需要检验提纯金属的纯度，随后，材料通常被运输到材料加工厂加工成为前驱体，最后供应给电池制造厂。在整个过程中有多个潜在的污染源，这意味着必须在每个阶段都要监控材料是否被污染。锂离子电池的每个生产阶段都涉及到基于能谱仪的显微成分分析：自动化矿物相分析污染物鉴别质量（纯度）鉴定原材料（Ni/Co/Mn氧化物）清洁度分析监控生产流程以确保没有引入污染物成品表征（成分、清洁度和颗粒尺寸）前驱体清洁度分析研发（Li检测，元素分布，相构成等）失效分析（电极上的裂纹和第二相，充电/放电循环引起的微观结构变化）用于组装电池的前驱体，必须保证其中没有杂质，去除杂质是一个既耗时又昂贵的过程。因此，需要有一个简单、可靠、快速的方法来识别杂质，以保证产品合格。目前市面上最常见的锂离子电池，阴极都是由镍、钴和锰的化合物所制成。作为其中不可或缺的元素，对Co原矿石的开采量及质量要求越来越高，其价格也居高不下。因此，保证材料不受污染是成本控制中尤为重要的环节。本文中，我们考察了CoO粉末中的银、铜或锌的大颗粒（直径大于1μm）的污染物分布情况，这些污染物最可能导致终端产品失效。实验内容利用背散射电子（BSE）成像探测器结合EDS分析，可以在SEM中鉴别杂质颗粒。平均原子序数较高的颗粒在BSE图像中显得更亮，选中这些颗粒后，并进行EDS采集。在分析大量颗粒时，手动选择并检测耗时耗力，并且可能存在误差（如，漏看视场内的颗粒，观察区域不够大等）。AZtecFeature提供了一种自动的检测分析方法，在保持高空间分辨率的同时，能够快速定位、识别分布整个样品区域上的所有颗粒并对他们进行分类统计。图1：采集过程示意图图2：a)

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随着用户需求及技术水平的不断提高，电池朝着绿色环保、高储能、小型化的方向发展，锂离子电池是其中的典型代表，具有容量高、寿命长和成本低等优点，在消费电子产品、电动汽车以及储能领域有着广泛的应用。近年来，我国电动车领域发展迅猛，直接带动了锂离子电池产业快速壮大，对锂离子电池的研发热情也日益高涨。