Voyager dans l'infiniment petit... L'AFM au service de l'extrême surface
Quels modes et quelles applications de l'AFM ?
Le laboratoire FILAB a eu le plaisir de vous annoncer l’arrivée de l’AFM au sein du parc analytique à Dijon début septembre 2022. Il s’est équipé d’un FX40 Automatic AFM qui est doté d’une IA. Il permet de réaliser des analyses de manière plus rapides et fiables. Ainsi, cela fait de FILAB le premier laboratoire équipé d’un AFM doté d’une IA en Europe.
Le Microscope à Force Atomique (AFM pour Atomic Force Microscope) est un microscope à sonde locale, haute résolution permettant de visualiser la topographie de la surface d’un échantillon mais aussi la tribologie, le comportement mécanique, électrique ou chimique.
Cette méthode permet d’analyser point par point la surface de l’échantillon grâce au balayage d’une sonde constituée d’une pointe nanométrique. Ce microscope offre donc la possibilité d’étudier l’infiniment petit.
Selon la problématique rencontrée, l’AFM offre plusieurs modes : le mode contact et le mode non contact. Mais alors, quels modes utilisés pour quelles applications ?
Le mode non-contact
- Le mode non-contact de l’AFM permet de mesurer la topographie de l’échantillon sans l’abîmer.
Le mode contact
Quant au mode contact de l’AFM, il permet aussi de mesurer la topographie (bien que cela soit moins utilisée) mais surtout de réaliser divers mesures :
- mécaniques
- électriques
- magnétiques
Pour cela, il est nécessaire d’adapter le type de pointe selon l’échantillon (constante de raideur et application).
Découvrez les différents modes de contact de l’AFM :
Le mode mécanique FMM
Parmi tous les modes de contact, le mode mécanique FMM permet de réaliser des mesures de propriétés mécaniques (Module d’Young, Déformation, Adhésion)
Le mode mécanique nanoindentation
Le mode mécanique nanoindentation, quant à lui, permet de réaliser différentes mesures :
Mesures de dureté et module d’Young
Mesures de l’aire d’indentation pour calculer la dureté
Le mode électrique C-AFM pinpoint
Mesurer de propriétés électriques (courant, résistance, spectroscopie I/V)
Appliquer une tension entre la pointe et l’échantillon
Courant de fuite observé en c-AFM sur un composant SRAM (contact avec la zone dopée n en dessous)
(Tension constante appliquée pendant l’image)
Images à différentes tensions et spectroscopie en 1 point
Cartographie de courant sur un film de pentacène déposé sur Ni (111)
Le mode électrique EFM pinpoint
Ce mode a pour objectif de réaliser :
- des mesures de propriétés électrostatiques (tensions de surface)
- des applications d’une tension entre la pointe et l’échantillon
Highly oriented pyrolytic graphite (HOPG)
Mesure de potentiel de surface, travail de sortie (mesure KPFM) :
Particules sur Si
Mise en évidence de nanofils dans du PET (mesure EFM) :
Le mode magnétique MFM
Avec ce mode magnétique MFM, des mesures de propriétés magnétiques (différenciation de domaines magnétiques) pourront être réalisées.
