ICSPI 便携式原子力显微镜nGauge参考多项行业标准Mostafa Azizi,StudentMember,IEEE, Neil Sarkar,StudentMember,IEEE,and RaafatR. Mansour,Fellow,IEEE。完成铁电材料的检测。可以用在纳米材料行业领域中的铁电材料项目。

We present the design, fabrication and experimental validation of an integrated Scanning Microwave Microscopy (SMM)/Atomic Force Microscopy (AFM) system that does not require the use of a conventional laser-based AFM. Microfabricated SMM probes are collocated with piezoresistive strain-based sensing AFM probes in a CMOS-MEMS process, and are actuated by integrated electrothermal scanners. Integration of AFM enablesdualmodeimaging(topographyandelectricalproperties) andmoreimportantly,itenablescontrolovertip-sampledistance, whichiscrucialforaccurateSMMimaging.Thisdesignisunique in the sense that the tip can be scanned over the sample in 3 degreesoffreedom,overa scanrange in the x, y, and z directions respectively. We fabricate our device by using a standard foundry CMOS process followed by in-house masklessMEMSpostprocessingtoreleasethedevices.Single-chip SMM/AFMdeviceswithintegrated1-Dand3-Dactuationarethus obtained. These devices can be used to modulate the tip-sample separationtounderlyingsampleswithaperiodicsignal,improving immunitytolong-termsystemdrifts.Wealsoinvestigatetheeffect of tip-sample separation on the resolution of the instrument. To increase measurement sensitivity, a single-stub matching network has been used to match the high tip-to-sample impedance to the 50 ohm characteristic impedance of a performance network analyzer. Measurement results of the CMOS-MEMS SMM are presented to verify the proposed concept. 

nGauge产品参数

nGauge图像表征

nGauge AFM 可以在诸多领域进行成像，覆盖了生命科学、半导体材料、有机高分子等在内的许多学科。以下是本产品对不同样品的表征结果

专利芯片（Single-Chip）

   AFM的芯片是一种cms - mems器件，大小约1.2 x0.8x0.3 mm，它包括一些电热执行器，一个带有尖端的悬臂，以及测量尖端偏转的压电式应变传感器。传动装置是双晶型和V型执行机构的组合，由电阻式加热器提供动力，并通过弯曲的方式将其与三自由度和亚纳米精度的尖端相连接。在XY方向上分别有两个执行器互相作为热耦合的补偿来保证这两个方向的平稳，zei终针尖能够探测足够的精确的Z方向的高度。

      nGauge原子力显微镜作为世界上第一台单芯片（Single-Chip）AFM，是加拿大滑铁卢大学(DARPA联合项目)近十年的研发成果。Single-Chip技术通过CMOSMEMS工艺将AFM的所有组件（精细XYZ运动和纳米级感测）集成到单个1mm x 1 mm的芯片上，减少了对大功率及垂直检测激光对准设备的需求，极大提升了设备自身的抗震性能、扫描速率、扫描精度，实现经济、高效、便捷的原子力扫描。

nGauge原子力显微镜应用于材料科学、生物学、物理学、数据储存、半导体、高分子聚合物等领域的纳米科学研究。nGauge也不断致力于SMM、SThM等新技术的研发。

nGauge应用原理

   传统AFM通常使用硅悬臂上有尖锐尖端的探针。激光束映射到悬臂的背面第四象限光电探测器上，用来测量任何悬臂的微小位移。当压电XY平面光栅在X和Y轴扫描样品时，压电的Z扫描器控制探针高度。

sc-AFM（Single-Chip AFM）几乎以与传统AFM极其相近的方式运行，唯一不同的是它所有的组成部件都整合在一个薄片上。薄片是用世界上zei先进的制造程序来制造出的一个微小的MEMS驱动，在一个1*1mm的硅片上的超精密的扫描器和传感器。sc-AFM包括悬臂和尖锐尖端，整合的压电传感器替代激光来测量尖端位移。针尖和传感器依附于MEMS扫描器上，且可以在XYZ轴定位，完成次纳米级测量。