本篇文章你可以得到：
- 結合AFM奈米表面型態與IR分子結構分析能力的技術
- AFM-IR帶來的分析價值
- 10nm IR空間解析度的應用實例
關鍵字｜Nano-IR．AFM-IR．PiFM．PiF-IR．Nano-scale
掃描電子顯微鏡(SEM)是目前最常用於分析樣品表面奈米結構的分析技術，搭配EDX更可以進一步了解樣品表面的元素組成，取得元素的分布資訊，但是樣品本身很少的是由純元素組成的，而是由不同的化學分子構成，例如共聚物是否如預期的混和均勻，可是傳統最常用於鑑定聚合物的紅外光譜(IR)，最多下探到數個微米，無法觀察到如此小的維度，可是要突破現有的製程問題，就必須要在奈米等級取得表面型態與化學結構的分布，了解聚合物之間是否有完整混和。
奈米級表面形態與化學結構分析-AFM-IR-PiFM
本文要介紹的是結合AFM與IR雷射的PiFM，屬於AFM-IR的一種，藉由雷射聚焦於AFM探針的尖端產生局部的極化力，導致在特定波長的時候，AFM探針的懸臂會受到樣品表面吸引，因而呈現相對應的震動模式。
PiFM就是直接透過懸臂的振動模式來了解樣品中的分子結構，使得PiFM取得的圖譜與傳統IR相同，當然也就可以透過資料庫比對或者特定波峰來了解官能基。
小於300nm的空間解析度，讓你觀察到到更細微的差異。
我們可以藉由下面這個案例來比較奈米級(Nano-Scale)與微米級(Micro-Scale)的紅外光譜分析結果，可以發現在下圖左中的黃色、淺藍與深藍的位置取得奈米級光譜並從下圖右中發現黃色位置在波數1100有特徵峰，淺藍與深藍則分別在波數1600與800-900附近有特徵峰，而微米級FTIR的分析結果則呈現這三種不同化合物的混和光譜(下圖左中粉紅譜線)。由此顯示，如果我們需要再進一步優化產線的參數，勢必要提升至奈米等級的空間解析度。
奈米級PMMA與PS共聚物三維組成與分布分析
實際應用PiFM對PMMA與PS的共聚表面進行分析，在400x400nm平方的範圍內，以波數1493掃描整個樣品表面，可以得知PS的分布，以同樣的方式對同樣位置進行波數1733的掃瞄，取得PMMA的分布，由下面三張圖中白色圓圈中的形態，可以發現PS呈現類似指紋的形狀，而PMMA則類似一個口袋，顯示PiFM清楚區分兩種聚合物的分布，而從PS的案例中，對A至A’的距離可以了解PS聚合物的寬度大約在21nm，而高低落差在6.5nm左右，顯示PiFM有小於10nm的空間解析度。
AFM-IR突破光學繞射極限，幫助您突破製程極限。
在目前的技術發展，所有的製造都持續朝向更小的維度發展，因此需要相對應的分析技術對最終成品進行分析，了解製程可以優化的方向，過去我們只能從巨觀的角度了解產品的功能性，近幾年藉由奈米分析技術，我們得以從成品中了解更多的資訊，幫助研發與產線人員，取得技術上的領先。
