Our team of experts will accompany you throughout your AFM analysis project, from the formulation of your problem to its resolution.

With the latest equipment and a wide range of tips, we will provide you with complete results and a detailed report on which you can discuss with our engineers.


Not sure if AFM is right for you? Do not hesitate to contact us so that together we can find the right technique for your needs.
 

Principe AFM


Atomic Force Microscopy (AFM) is a technique that allows to visualize with a nanometric resolution the three-dimensional morphology of the surface of a material, and to map some of its properties (adhesive, mechanical, magnetic, electrical, ...). This technique allows the observation of the surfaces of all types of solid materials (polymers, powders, glasses, textiles, fibers, biological samples, nanoparticles...) in air and in liquid medium at atmospheric pressure.

AFM allows you to image the surfaces of all types of solid materials as well as their physical properties at the nanometric scale. 


The principle of AFM is based on the measurement of the different interaction forces (ionic repulsion forces, Van-der-Waals forces, electrostatic forces, etc...) between the atoms of the surface of the sample to be observed and the atoms of a nanometric probe tip, fixed under a flexible microlever. A laser beam, reflected on the back side of the microlevier and directed on a 4 quadrants photodiode. The tip scans the surface and follows the topography of the sample, giving a three-dimensional image of the analyzed material. This image allows in particular to calculate the roughness parameters.

Different types of probes can be used to obtain a qualification and a quantification of the various physical properties of the surface.

 

CONTACT MODE

Acquisition of a three-dimensional topographic image
The deflection of the microlever is maintained constant by a servo loop while the sample is moved in X, Y and Z. 

MODE TAPPING

Mesure simultanée de la topographie 3D et des paramètres viscoélastiques de la surface
La pointe oscille proche de sa fréquence de résonance et balaye la surface à amplitude constante.

Le déphasage entre la sinusoïde appliquée à la pointe et celle acquise sur les photodiodes est dépendant des propriétés viscoélastiques de la surface et donne une image souvent plus détaillée que la topographie.

MODE PEAK FORCE TAPPING ET QNM

Mesure simultanée de la topographie 3D et des paramètres mécaniques
La force appliquée sur la pointe est contrôlée afin de préserver l'échantillon ainsi que la point de l'AFM.  Les courbes approche-retrait à 2 kHz sont obtenues (spectroscopie de force) et analysées en temps réel afin d'extraire les paramètres mécaniques (module d'Young, adhésion pointe-surface, déformation..). Après calibration de la pointe, les mesures deviennent quantitatives.

MODE CONDUCTIVE ATOMIC FORCE MICROSCOPY

Acquisition simultanée de la topographie 3D et de la cartographie de courant d’une surface
Une différence de potentiel (VDC) est appliquée entre l’échantillon et la masse (ou la pointe et la masse) afin de mesurer le courant passant de la pointe à l’échantillon.

MODE SCANNING CAPACITANCE MICROSCOPY

Acquisition simultanée de la topographie 3D et de la cartographie la concentration des porteurs de charges (discrimination des dopants n et p ainsi que des niveaux faibles et élevés de dopage)
Une différence de potentiel (VAC) est appliquée entre la pointe et l’échantillon pour la mesure du changement de capacité entre la pointe et l’échantillon grâce à circuit résonnant haute fréquence ultra sensible.

MODE SCANNING SPREADING RESISTANCE MICROSCOPY

Acquisition simultanée de la topographie 3D et de la cartographie de la densité de porteurs de charge
Une différence de potentiel (VDC) entre la pointe et l’échantillon est appliquée. La résistance de spreading (et donc de la densité de porteurs de charge) est mesurée grâce à l’application d’une grande force sur la pointe combinée à l’utilisation d’un amplificateur large bande.

MODE KELVIN PROBE FORCE MICROSCOPY

Acquisition en deux passages de la topographie 3D et de la cartographie du potentiel de surface
Une différence de potentiel (VDC) est appliquée entre la pointe et l’échantillon pour compenser la différence de niveaux du vide.

MODULE DE TRACTION

Etude de la fissuration ou de la déformation d’un revêtement sur un substrat souple.
Les caractéristiques de la platine de traction sont les suivantes : 

- Vitesse d’écartement des mors ajustable de 0,8 mm/min à 25 mm/min.

- Capteur de force (plage de 0-500 N), précision de 0,1 N.

- Capteur de déplacement (plage de 50 mm), précision de 0,01 mm
 

Applications AFM

  • Analyses morphologiques tridimensionnelles (étude d’usinage, étude de corrosion, structure de nano et microparticules, suivi de la morphologie au cours du temps…)
  • Mesures des paramètres de rugosité (norme ISO 25178, ...)
  • Cartographie des propriétés adhésives/viscoélastiques
  • Caractérisation de wafers ou de couches minces sur des wafers (par exemple SiO2, GaAs, SiGe, etc...) avant et après traitement
  • Étude des effets d’un traitement (par exemple traitement plasma) sur des dispositifs biomédicaux (lentilles de contact, cathéters, stents revêtus, ...)
  • Examen de l'impact de la rugosité de surface sur l'adhérence
  • Détermination de la morphologie comme source de défauts de surface (voiles, tâches...)
  • Cartographie de la répartition de la concentration des porteurs actifs (n, p) dans des dispositifs microélectroniques par mesure de la capacitance
  • Caractérisation de l'uniformité de couches minces conductrices
  • Imagerie topographique de surfaces tridimensionnelles, y compris la rugosité de surface, la taille des grains, la hauteur des marches et le pas
  • Mesure des hauteurs de marche entre les domaines sur des wafers à motifs
  • Imagerie d'autres caractéristiques de l'échantillon, y compris le champ magnétique, la capacité , le module d’Young, la déformation, le champ électrique, la résistivité, le potentiel de surface…

Spécification techniques AFM

  • Aire maximale accessible 110 × 110 µm2 (variation en z 14 µm maximum).
    Le stiching d'images est une possibilité pour observer des zones plus grandes. 
    Pour observer des zones plus grandes et nécessitant un débattement en z plus important, l'utilisation d'un profilomètre optique sera préférée.

  • Résolution verticale 0.1 Å

  • Résolution latérale/Taille de la sonde : 2 - 150 nm

Forces de l'AFM

  • Quantification de la rugosité de surface à l'échelle nanométrique
  • Haute résolution spatiale
  • Imagerie d'échantillons fragiles (nanoparticules, cellules, protéines...)
  • Imagerie d'échantillons conducteurs et isolants
  • Imagerie à pression atmosphérique ou milieu liquide
  • Analyses des wafers jusqu'à 300 mm