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纳米结构界面的间歇接触式局部介电谱分析
Labardi, M., Tripathi, P., Capaccioli, S., Casalini, R.,
Nanotechnology
Abstract
局部介电谱（LDS）是一种基于动态模式原子力显微镜（AFM）的扫描探针技术，可实现纳米级横向分辨率的表面介电特性分析。迄今为止，尚未见LDS实现10纳米以下分辨率的报道，而该分辨率尺度对于研究玻璃形成体中结构阻滞相关的协同性长度（2-3纳米）等基础物理现象至关重要。本研究开发并深入探索了通过AFM间歇接触式特殊变体——恒激励频率调制模式实现的LDS技术，以评估其最佳分辨率性能。系统研究了介电成像与谱学分辨率和对比度对操作参数的依赖性，包括探针振荡振幅、自由振幅、产生的频移以及探针/表面距离调节反馈增益等。通过采用具有纳米级相分离特征的聚苯乙烯（PS）/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）二嵌段共聚物薄膜，在优化参数条件下，介电成像与局部谱学分析均实现了至少3纳米的横向分辨率。成功绘制了层状PS/PMMA界面图谱，最佳界面宽度测量值介于1至3纳米之间，并成功追踪了PMMA次级（β）弛豫过程特征时间在PS界面处的变化规律。