原子力显微镜案例分享 | AFM助力研究由二维材料组成的超薄绝热层

来自美国的科研团队由二维材料制得了可以应用于电子器件中的绝热屏障的异质结。他们在纳米量级上分别对其电学和热学特性进行了表征，结果表明这些超薄绝热层的功效甚至超过了厚度约为其一百倍的二氧化硅薄膜。

当我们的笔记本电脑、手机以及其他电子设备产生过量的热量时会引发各种各样不可忽视的问题，其不仅可以导致设备损坏甚至有可能给我们使用者带来危害。为了避免这些问题，大部分的电子设备都包含由玻璃、塑料甚至空气组成的绝热层。但是，很多时候这种绝热层都比较厚，这并不符合当前电子设备做得越来越薄，越来越便携的趋势。

来自美国斯坦福大学以及国家标准技术局（NIST）的研究人员利用二维材料制得了超薄的绝热层。这种绝热层是由石墨烯、二硫化钼（MoS₂）以及二硒化钨（WSe₂）这些单层二维材料，以不同的组合方式堆叠而成的，其厚度仅为10个原子左右。

由此得到的范德华异质结构具有十分突出的绝热性，它的绝热能力与厚度在其一百倍的二氧化硅（SiO₂）薄膜相当。研究人员利用原子力显微镜在纳米量级对其电学和热学特性进行了研究，研究表明这种异质结超薄膜的电学的热学特性非常的均一。除此以外，他们还利用了拉曼测温以及热谱图验证了可以通过改变所用二维材料的组合方式而人为调控异质结的热阻抗R_th。

文中讲解了如何在原子量级调控异质结的热学特性。科研人员可以借此研发新型超小电子器件，这也将有利于其他各种需要绝热处理的应用。

Instrument used

MFP-3D Infinity

Techniques used

研究人员利用牛津仪器MFP-3D Infinity型号原子力显微镜，以扫描开尔文探针显微镜（SKPM）模块在纳米量级对制得的异质结的形貌以及表面电势进行了研究。他们还使用了扫描热显微镜（SThM）模块，通过一种特殊的带有热敏电阻的探针对样品进行了热谱图成像。这些测试结果充分地体现了牛津仪器MFP-3D Infinity型号AFM的高性能以及具备多种成像模块的多功能性。

参考文献: S. Vaziri, E. Yalon, M. Rojo et al., Ultrahigh thermal isolation across heterogeneously layered 2D materials. Sci. Adv. 5, eaax1325 (2019). https://doi.org/10.1126/sciadv.aax1325

Citation: S. Vaziri, E. Yalon, M. Rojo et al., Ultrahigh thermal isolation across heterogeneously layered 2D materials. Sci. Adv. 5, eaax1325 (2019). https://doi.org/10.1126/sciadv.aax1325

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