致真精密仪器Atom Edge Pro多功能原子力显微镜的应用案例

本期致真精密仪器测样案例，采用Atom Edge Pro 多功能原子力显微镜，搭配原位光照 KPFM 开尔文探针力显微模块，同步完成 ZnIn₂S₄光催化薄膜三维形貌成像与光照前后表面电势原位对比测试，从纳米尺度直观揭示薄膜微观结构与光生电荷分离、迁移规律。

▲图a ZnIn₂S₄薄膜AFM形貌图

形貌表征

ZnIn₂S₄薄膜由棒状晶粒相互堆砌构成，晶粒直径尺寸分布于数百纳米尺度，薄膜表面呈现明显的三维凹凸起伏结构。

▲图b ZnIn₂S₄薄膜氙灯光照前的表面电势图

▲图c ZnIn₂S₄薄膜氙灯光照后的表面电势图

表面电势表征

测试结果显示，光照后样品整体表面电势发生明显正向偏移，负电势区域占比显著下降，中高电势区域占比提升，且表面电势的空间对比度增强。

机理剖析

该现象源于ZnIn₂S₄受光激发产生光生载流子，载流子在材料表面发生分离与重新排布，改变局域接触电势差，直观体现材料的光生电荷分离能力与光电响应性能。

致真精密仪器Atom Edge Pro的KPFM 具备高灵敏度原位表征优势，可精准追踪光生电荷的迁移行为。结合薄膜微观形貌与表面电势的耦合分析，揭示了薄膜表面微观结构和光电响应性能之间的内在关联，为深入阐释其光催化作用机制提供直接实验支撑。

仪器和参数
样品名称	ZnIn₂S₄薄膜
测试机型	Atom Edge Pro 多功能原子力显微镜
功能模式	开尔文探针力显微镜（KPFM）
探针型号	NSC18/Pt
扫描区域	3 μm × 3 μm
扫描分辨率	256 × 256

科研价值

1.直观表征光生电荷的分离行为与表面分布特征，为光生电荷转移机制分析提供实验依据。

2.半定量表征光生电荷的分离程度与表面电荷积累能力。

3.揭示缺陷、异质结等改性策略对局部电荷行为的调控作用。

4.对比不同材料方案的电势分布，指导高效光催化剂的设计与筛选。

功能应用

1.光催化分解水制氢，将太阳能转化为清洁能源。

2.光催化CO₂还原，转化为甲烷等高附加值燃料。

3.降解有机污染物，净化水体。

4.还原重金属离子（如Cr(VI)还原为Cr(III)），降低毒性。

5.光催化有机合成及H₂O₂生产等其他应用。

多功能原子力显微镜Atom Edge Pro

Atom EdgeﾠPro多功能原子力显微镜可对材料、电子器件、生物样本等进行亚纳米级三维扫描成像及表征，广泛应用于材料科学、化学与环境科学、半导体、微电子、生物医药等领域。具备接触、轻敲、非接触等多种工作模式，为用户提供了更为灵活和精准的操作选择。此外，它还集成了磁力显微镜、静电力显微镜、开尔文探针力显微镜、压电力显微镜等多种功能模式，稳定性强，可拓展性良好。同时，可根据用户需求灵活定制功能模块，为特定研究领域提供针对性解决方案，实现一机多用的高效检测平台。

致真精密仪器

致真精密仪器聚焦高端科学仪器与集成电路测试设备的技术突破与自主研制，深耕微纳表征、磁学测量、低温强磁物性表征、半导体量检测等领域，通过核心技术攻关与工程化落地，已成功推出系列高端科研级设备与产业级解决方案：

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