文摘
功能纳米材料具有特殊的机械、电气和光学性质具有显著受益不同应用各种科学和工程问题。为了充分了解他们的特点,进一步引导他们的合成和设备的应用程序,这些纳米材料的multiphysical属性需要有效和准确的特点。在各种纳米材料表征的实验工具,扫描电子显微镜(SEM),基础平台提供高分辨率成像的优点,精度和稳定性,控制测试条件,和与其他高分辨率的兼容性的材料表征技术(例如,原子力显微镜),因此,各种SEM-enabled技术发达了描述multiphysical纳米材料的性质。在这次审查中,我们总结现有SEM-based平台纳米材料multiphysical(机械、电气、机电)原位描述,概述关键的实验挑战纳米材料光学扫描电镜表征,并讨论潜在的需求SEM-based平台描述multiphysical纳米材料的属性。
1。介绍
过去二十年目睹了纳米材料由于其特殊的承诺的广泛的研究在科学和技术。基于结构维度,现有纳米材料的纳米结构分为四类:零维结构(例如,纳米颗粒、团簇和孤立分子)(1),一维结构(如纳米线、纳米带、纳米管和nanoribbons) (2- - - - - -4),二维结构(如薄膜、字母和二硫化钼)(5,6),和三维结构(如nanocombs nanoflowers, nanocups) (7- - - - - -9]。由于其优越的物理性能和独特的纳米形态,这些纳米材料已广泛用于各种应用,如新一代电子产品(10,可持续能源11),若12),(光电子)电子(13]。机械、电气和光学特性的纳米材料在他们的实际用途,扮演关键角色,因此这些属性的实验测定的主要问题从纳米材料合成和应用的角度。
在各种实验技术用于纳米材料表征,新兴技术nanorobotic操纵在扫描电子显微镜(SEM)使得各种多端表征纳米材料和纳米结构,如机电测量(14,15]。一方面,纳米操作了自顶向下和自底向上的方法之间的差距,实现位置控制在纳米尺度(16),并提供有效的策略属性特征的个体纳米材料和纳米设备的建设16]。另一方面,SEM可以提供实时成像和纳米分辨率和扫描区域,使纳米操作机器人系统的开发和集成在大型真空室实现同步成像和直接与对象交互在亚微米和纳米尺度(14]。此外,扫描电镜也可以结合最新的技术(例如,电子束光刻技术(EBL)和聚焦离子束(FIB))来执行原位纳米材料工程和制造(17]。
受益于上述优点,纳米操作技术和扫描电镜的结合扩展了我们的眼睛,两只手同时纳米级提供一个直观的、实时的和原位研究纳米材料和纳米材料表征在执行扫描电镜的方法(15]。然而,由于现有的挑战在光学集成到SEM,大多数纳米材料原位在SEM表征技术是有限的机械,电气,机电测量;一些工作已经报道纳米材料的光学特性。
本文提出了一种调查的最新进展原位在SEM multiphysical特性的纳米材料,包括机械、电气、机电表征。挑战和SEM分析了光学特性的限制,multiphysical纳米材料表征和前景进行了讨论。
2。原位Multiphysical在扫描电镜表征
关于SEM-based纳米材料表征的话题,有几个在文学评论。福田et al。18]nanodevice组装和审查原位财产表征碳纳米管通过nanorobotic操纵。施等。14还回顾了应用程序的nanorobotic操纵纳米材料和纳米结构的表征。Haque et al。19和朱et al。20.)回顾了最近的进步MEMS-based纳米机械特性的设备。此外,福田等。21和沈et al。22)回顾了先进的应用micronanorobotic操纵在整体单细胞分析和表征。江et al。23回顾了最近的进展原位SEM机电低维纳米材料的表征;通用机电表征方法综述了压电一维材料的Majid et al。24]。
在下面几节中,我们将我们的评论关注的话题原位在SEM multiphysical特性的纳米材料,包括机械、电气、机电fields-coupled表征。不同于之前的审查(14)关注nanorobotic操纵系统,我们将主要讨论表征方法基于不同的测试类型(实验装置)在每个字段。同时,我们将分析的当前状态optical-measurement-related纳米材料在SEM表征。
2.1。机械在扫描电镜表征
纳米材料的力学性能的理解在小型电子方面扮演重要角色,光,热,和机电系统。然而,由于尺度效应和几何差异,当增加的表面体积比的大小减少结构,纳米结构,如纳米线(NWs),碳纳米管(碳纳米管),和超薄电影往往表现出明显不同的力学性能比大部分同行(25- - - - - -27),这意味着我们无法轻易推断从大部分纳米材料机械性能属性。除此之外,完善的技术特性不能完全移植在宏观尺度纳米机械设备和尊重的分辨率限制(28]。SEM-based纳米操作处理以上挑战机械表征纳米材料的各种方法,总结和分类的测试类型(表1)。
2.1.1。SEM-Based原位机械特性
原位弯曲试验进行个人微碳纳米管(MCNTs)来描述其杨氏模量,弯曲力的地方发现了原子力显微镜(AFM)压敏电阻探针(29日),如图1(一)。同时,个人MCNT杨氏模量可以由原位纵向弯曲试验(18,30.),如图1 (b)。个体MCNT EBID-fixed了AFM悬臂探针通过纳米操作和屈曲力测量悬臂梁的挠度(18]。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
原位拉伸试验(31日)是用来研究MCNTs的强度和破坏机理,如图1 (c)。个体MCNT之间EBID-mounted两种对立的AFM技巧与不同悬臂刚度、上部刚性悬臂推动向上拉伸载荷应用于MCNT,张力是由跟踪下软悬臂的偏转(31日]。类似的原理,机械特性InGaAs /砷化镓nanosprings [32),硅纳米线(33,34),和Ag纳米线35也表现了原位拉伸测试,如图1 (d)。精确的应变测量基于高分辨率扫描电镜成像的Ag NWs促成收购各种机械性能包括杨氏模量、屈服强度和极限抗拉强度35]。
除了以上测试方法,为脆弱的二维材料,无损评价方法,原位nanoindentation测量被用来检查few-layer石墨烯膜的机械性能(36),单个石墨烯片(37)(图1 (e)),nanopaper microfibrillated纤维素制成的(38)(图1 (f)),力-位移曲线特征记录压痕过程中提取的杨氏模量。同时,当地的刚度可暂停micromembrane首次测量了tuning-fork-based动态力传感器内部扫描电镜(39]。表面力学性能的低密度聚乙烯(LDPE)强化了纳米碳纤维(cnf)使用nanoindentation研究[40]。
除了上述情况下机械性能原位在扫描电镜真空室的特点,也有其特定场景采用SEM作为表面形态成像的关键工具,可以协助以下机械特性的纳米材料/纳米结构。Gantayat et al。41)写了一篇综述碳nanomaterial-reinforced环氧复合材料;摘要综述基础上,SEM被证明是一个非常有用的工具来调查许多纳米材料的微观结构和表面形态;此外,SEM-based结果可以为相关的机械特性过程提供重要的信息(42]。具体来说,评价表面改性对PP / MWCNT纳米复合材料机械特性的影响是协助扫描电镜形态学图像处理(43]。同样,表面纳米复合材料薄膜的显微图获得通过SEM探讨纳米颗粒的分配(44),协助演示更大的机械性能(高拉伸强度和杨氏模量)。更重要的是,扫描电镜也用来描述相分离过程在薄导电复合(ECC)电影混合纳米聚苯胺(PANI) [45),证明其增强的机械耐久性。
2.1.2。ESEM-Based原位生物细胞的力学特性
细胞力学特性在环境扫描电镜(整体),标准AFM悬臂修改使用FIB腐蚀和沉积产生不同类型的功能测试工具(14),如nanofork [46],nanopicker [48],软屈曲nanoneedles [51- - - - - -55),和平坦的AFM悬臂技巧(49,50),如图2(一个)- - - - - -2 (c)。这些定制的末端执行器安装在纳米操作系统在整体不缩进原位描述的刚度51,52,55)和粘弹特性(53单个细胞(图)2 (d)),以及个别酵母细胞的力学性能(49和细胞核54]。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
此外,细胞表面粘附力是重要的细胞活动和生物材料的发展,和一个原位细胞力测量系统是基于开发nanorobotic操纵在一个整体(图2 (e))描述单一细胞粘附力(46,47),细胞表面粘附力(50),和粘附力(48]。沈et al。56)还开发了一个动力表征系统探讨细胞分离过程在小尺度。
2.1.3。MEMS-Based原位机械在扫描电镜表征
MEMS-based拉伸测试被用于描述一维纳米结构(如纳米线、纳米管和nanoribbons),可以测量样品的杨氏模量等力学性能,破坏应变和断裂强度57]。在拉伸试验中,1 d nanosample安装在微米大小差距在MEMS设备,和一个片上microactuator拉伸样品从一边的差距,和microforce传感器测量样品的张力在另一边的差距。样品的伸长(因此张力应变)可以通过高分辨率成像量化(使用光学或电子显微镜)58- - - - - -60)或sample-mounting差距大小的芯片上的测量61年]。
各种典型MEMS开发平台在SEM拉伸试验,利用其高分辨率的实时成像能力原位观察材料的行为。回溯2001年,Haque和赛义夫62年)提出了MEMS微机械测试执行器的潜在应用扫描电镜室,基于单轴拉伸试验的示范microsubmicrometer-scale使用MEMS设备独立的薄膜。非常小的事实促进整体设置大小原位材料行为的观察在扫描电镜室62年]。朱et al。59]报道的材料测试系统的开发原位电子显微镜(EM)纳米结构的机械测试和演示原位EM测试独立的多晶硅薄膜,金属纳米线和碳纳米管。埃斯皮诺萨et al。63年)开发的第一个MEMS-based材料试验计划,可以连续观察标本变形与subnanometer分辨率和同时测量张力nano-Newton决议。b .裤等。58)提出了一个通用的MEMS材料测试设置,同时支持原位和非原位测试纳米材料具有高准确度和精密度。除了上述工作,也有MEMS材料测试系统描述二维纳米级电影(64年,65年和一维纳米材料66年,67年]。
各种类型的纳米材料之一原位特点是MEMS-based拉伸平台,碳纳米管(CNT)是一个代表。问的力学性能特点是不同的原位MEMS在扫描电镜平台:如图3(一个),原位拉伸加载模板化的碳纳米管(T-CNT)报告(68年),加载来自直接电阻值梁的弯曲和试样的伸长可以从扫描电镜图像。彭et al。69年)使用原位MEMS拉力试验机利用碳纳米管的优异的力学性能和很高的断裂强度。如数据所示3 (b)和3(一个)、微纳米管之间弥合差距的致动器(左)和负载传感器。此外,原位自立式cofabricated多晶硅电影和微机械特性的碳纳米管(MCNTs)在采用SEM验证MEMS-based材料拉伸试验系统,首次实现了连续观察的标本变形和载荷测量电子nano-Newton分辨率(63年]。朱et al。59,70年)设计了一种MEMS装置碳纳米管的拉伸试验,两种类型的驱动器:热量和静电致动器。热致动器的设备(59)是用于位移控制测试和一个comb-drive静电致动器(70年控制力测试的)。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
除了碳纳米管,纳米线的力学性能的一系列特征原位MEMS在扫描电镜平台。登et al。67年)采用静电驱动nanotensile测试设备(EANATs)测量单个碳纳米线的力学性能,挂在驱动梁之间(图3 (c)),纳米线的杨氏模量和断裂应力-应变准确获得。Zhang et al。71年)进行单轴静态拉伸试验对个人纳米晶体有限公司所在地在扫描电镜使用片上MEMS拉伸试验系统组成的comb-drive致动器和clamped-clamped束力传感器。作为一个扩展工作,Zhang et al。72年)进一步发展两种类型的静电驱动与差动电容传感器或拉伸阶段clamped-clamped梁个人如果NWs力传感器的机械特性,如图3 (d)。此外,氧化锌纳米线的断裂机理是研究单轴拉伸荷载作用下利用MEMS-based纳米材料测试阶段(73年]。采用热致动器、棕色等。74年n型]报道直接拉伸测试(Si-doped)氮化镓单晶纳米线(GaN NWs),如图3 (e)NWs为特征,抗拉强度和失效模式进行了分析。
类似于拉伸测试,纳米材料的力学性能也可以评估通过MEMS-based弯曲测试,代表另一种广泛使用的实验技术(78年]。在一个典型的MEMS-based弯曲测试设置(78年),一个悬臂梁(cofabricated MEMS设备)是感动comb-drive静电致动器和弯曲固定块。Haque和赛义夫62年)提出了一个MEMS-based设置,雇佣了一个comb-drive静电致动器弯曲试验100 nm厚铝悬臂梁。使用precalibrated加载作用力计算方程的致动器,通过高分辨率成像和梁变形测量。Corigliano et al。77年)提出了一种旋转comb-drive致动器和一个平行板静电致动器的平面,平面外弯曲测试(700海里)多晶硅薄膜微观结构,分别。微观结构是通过商业cofabricated表面微加工过程中,纳米厚的多晶硅结构可以被附加到micrometer-think多晶硅MEMS结构的底部。cofabrication过程不需要nanosample后除了MEMS设备制造(可以是技术挑战性)。
根据上面的描述和讨论,MEMS-based机械微型和纳米材料表征技术总结表2由不同的测试类型,分类和不同类别的材料。
2.2。电在扫描电镜表征
更好的理解纳米材料的电特性将有助于下一代纳米电子学和纳米传感器发展的承诺超高性能(79年]。一般来说,有三种方法中采用原位电气特性的纳米材料:四点,两点和三点探测。
2.2.1。四点探测
四点测量是一种广泛采用的技术,消除接触电阻的影响,已被用于量化各种纳米材料的电学性能,如金属纳米线(80年和碳纳米管81年]。
类似于原位机械特性、碳纳米管也经常采用SEM-based作为测试材料原位电气特性。四点电气运输研究单问[82年)是由一个组合低温four-probe扫描隧道显微镜(STM)和SEM,如图4(一)。可靠nanorobotic电热微夹组成的系统和移动微型机器人进行自动处理和电气特性的碳纳米管在83年]。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
除了碳纳米管,一系列的二维纳米材料和纳米线也电使用四点探测技术特点。实现快速成型的石墨烯器件,nanorobotic平台开发省时的电气特性的石墨烯(84年),四点探索石墨烯片如图4 (b)。同样,一个个人SnO四探针测量2纳米线纳米操作是通过视觉伺服自动扫描电镜(内部85年),如图4 (c)。
2.2.2。两点探测
与四点探测相比,仍有实验场景四点探测不太可行的电气特性的纳米材料。例如,某些类型的纳米材料(如纳米III-nitride)方面的比率相对较低,因此很难建立四点接触样本长度。此外,描述是成年人纳米线垂直生长基质,它更方便的进行原位两点nanoprobing,探测器上的纳米线和生长衬底上的其他86年]。
为CNTs-related两点电气特性,回溯到2004年,彭et al。87年]报道四nanoprobe系统在SEM两点电流电压(电流-电压)测量碳纳米管,如图4 (d)。陈等人。88年)获得线性测量电流-电压曲线MCNTs通过建立两点在问使用欧姆接触电阻加热效果。
自底向上的纳米操作技术,提出了结合扫描隧道显微镜和扫描电镜(89年];作者的两个nanocontacts GdSi结束2纳米线和执行直接电传输测量。metal-semiconductor-metal (M-S-M)模型定量分析提出了半导体纳米线的电流电压特性(90年两端探测,采用Bi的试验电流-电压特性2年代3纳米线晶体管。除了上面的一维纳米材料,导电性的2 d MXene nanosheets证明了两点探测方法(91年]。
2.2.3。三点探测
三场效应测量进行了在问陈et al。88年)使用三分,第三个探测器采用探测技术门杆,见图4 (e)。原位三点个人GdSi电气nanotransport测量2纳米线进行了探讨电导性质,在STM Au-coated尖端受雇为第三个探测器(92年),如图4 (f)。同样,对孤立的Nb的电特性进行评估2Se9片、电子传输测量单一Nb2Se9场效应晶体管(FET)是使用由Cr-Pt(如果提示涂层进行93年]。
除了以上三种SEM-based原位电气特性,也有其特定场景采用SEM作为重要的工具在协助调查先进的纳米材料的电气性能。具体来说,利用电子的交互与样品原子SEM, Mayeen et al。97年]研究底层信息样品的导电性。彻底理解为什么这样少量的纳米聚苯胺(-潘尼斯)可以极大的增强的导电性的ECCs, SEM是用来描述相分离过程和自组装过程中导电复合(ECC)电影(45]。在最近工作98年),纳米技术设备阵列的高通量电气特性通过SEM技术选择纯粹单一的纳米线。SEM-based原位表征技术也可以应用于跟踪的结构重建催化剂;在最近的角度看,朱镕基et al。99年建立了一个”现场探索地图”,成功开发的新一代高效electrocatalysts指南。
2.2.4。ESEM-Based原位电气特性的生物细胞
单个细胞的电特性是具有挑战性的事业nanoprobe深层渗透到细胞破裂与高应力水平风险(21];解决了这个问题通过执行短的双nanoprobe、渗透和单一细胞的电导率测量(94年]。除此之外,第一次,本地条件下单个细胞的电性质报道(95年),单脉冲电流进行测量单个细胞通过整体不使用双重nanoprobe nanomanipulator系统。同时,人类胚胎肾细胞的电响应相应的外部机械刺激研究了张(96年符合AFM)基于操作系统。然而,仍然有一些挑战单细胞导电性的电气特性,如吞吐量和感应能力有限的机器人操作系统(22]。
基于上面的评论和讨论,总结了纳米材料在SEM的电气特性表3由不同的测试类型分类,纳米材料的类别,不同的末端执行器。
2.3。机电在扫描电镜表征
此外,纳米材料的内在耦合的机电特性如piezo-electrical [One hundred.- - - - - -102年和压敏电阻103年,104年]属性提供了特殊线路的检测机械负荷电改变纳米材料的纳米材料和控制机械变形通过电子激发。同时,薄膜的机电特性,纳米线,纳米带的好处他们潜在的应用在生物传感器的发展One hundred.,105年)、执行机构和动作控制器(78年]。因此,极大的兴趣进行复激机电表征纳米材料的106年,107年]。
2.3.1。机电表征的问
跟踪到1999年,已经有报道工作(108年]探索碳纳米管的机械和电气性能之间的相关性,碳纳米管在哪里强调在监测其电导率实时扫描电镜检查。随后,机电表征碳纳米管(15,109年,110年)进行了调查其机械和电气性能之间的耦合效应,如电阻SEM原位问和应力/应变测量属性(109年)和各种类型的暂停单壁碳纳米管的电学性能的影响下拉伸拉伸(110年),以及轴向应变对电子传输性质的影响个人的薄的碳纳米管(15]。
2.3.2。压电电阻效应调查
硅纳米线的压电电阻效应也被广泛研究[111年)为了提高硅晶体管的性能。第一次,巨大的压电电阻效应在硅纳米线(如图5(一个))被发现在111年),预测nanowire-based灵活的电子产品和NEMS的重要视角。巨大的压电电阻的现象在硅NWs进一步控制在112年)的潜在应用stress-gated场效应晶体管具有高应变系数。反常压电电阻效应(113年)被发现的p型单晶硅纳米线压力超高,SEM图像如图所示5 (b)。硅纳米线是悬浮在微机电测试模块。为了避免电子束的影响(电子束)辐照在纳米材料测试,Zhang et al。79年)开发了一种MEMS装置压电电阻率特性的合成硅纳米线,同时电气和机械特性可以进行单独的硅纳米线。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
一些其他类型的纳米结构的耦合的压阻特性也进行了通过纳米操作和electron-beam-induced沉积在SEM (EBID)。例如,如图5 (c),变形nanospring的导电率114年)是研究实验;的机电性能InGaAs /砷化镓nanosprings也表现为(115年),说明潜在的方式实现机电传感器。在交响乐团的压电和压阻效应116年]研究了采用原位SEM拉伸试验方法,如图5 (d)。优越的压电性能和压电电阻效应Sb-doped氧化锌纳米带通过大型纵向研究机电表征(117年),如图5 (e)。此外,压敏电阻的响应quasi-1D氧化锌纳米线是使用一个特征原位SEM-based缩进系统[118年]。
2.3.3。MEMS-Based原位机电在扫描电镜表征
的能力同时机电测量单个纳米结构的展示了MEMS器件作为压电电阻率特性的流行平台单一纳米线(79年,103年,119年和纳米纤维105年新颖的纳米机械传感器的发展。MEMS设备开发的机电特性纳米线(79年]。通常情况下,单个纳米线生长之间直接的MEMS装置,这样单轴拉伸载荷可以应用于单NWs;例如,碳纳米线(时间)是捏造的静电驱动nanotensile测试仪由FIB-CVD [103年]。铜和SiC纳米线已经集成到MEMS芯片(拉伸试验方法120年),而他们的机电特性在不同压力下同时为特征,如图5 (f)。
扫描电镜也可以使用作为机电特性至关重要的援助。调查的结构依赖属性的碳纳米材料(121年),详细的包装结构和形态已经通过扫描电镜显示下列机电测量。形态学的影响(SEM)检查的石墨烯氧化物(rGO)研究了粉末通过机电测量(122年]。发达的机电性能nanocomposite-based应变传感器具有详细的支持下打包1 d的横截面扫描电镜图像传感材料(123年]。直接的机电特性与压力有关的接触当前的(124年),半导体的增长分析NWs使用扫描电镜检查。压敏电阻的表征聚氨酯/石墨烯nanoplatelets涂料为应变传感应用程序启用的形态调查生产纳米材料使用FE-SEM [125年]。
3所示。观点:挑战和未来的工作
3.1。目前状况:一些Optical-Related SEM表征
光电设备的快速推进,纳米结构的光学和光电特性变得越来越流行,这有利于提高光电设备以及确定属性和纳米结构的几何参数之间的关系。然而,作为一种重要的表征平台,SEM并不经常用于纯光学或光电特性的纳米材料,这部分是由于空间限制内的集成光学组件的技术挑战扫描电镜室和实现高效光激发和扫描电镜测量环境。在以下文本,我们将简短回顾optical-measurement-related表征纳米材料的扫描电镜和分析现有的挑战进行光电在SEM表征。
单个纳米结构的光学特性,技术microphotoluminescence (micro-PL) [126年)和扫描近场光学显微镜(126年)经常被用于环境环境。在SEM,只有阴极发光(CL)氮化镓薄膜的表征127年),氮化镓晶体(128年),和氧化锌列(129年据报道之前。此外,光致发光(PL)和氧化锌纳米线(CL的特点130年)是通过定制原位光学在SEM表征系统。一些光电特征辅助聚焦离子束(FIB)沉积的金属接触扫描电镜室。例如,氧化锌的光电导性NW-based紫外探测器(131年对电触点)是具有FIB-Pt沉积。
3.2。挑战光电在SEM表征
3.2.1之上。接触电阻
在纳米材料光电特性,电极之间的接触电阻/ nanoprobe和一个示例可以显著影响测量电流电压(电流-电压)数据;因此,它是高度期望尽量减少接触电阻在电气特性的纳米材料。几项研究已经报道了减少金属电极的接触电阻(由电子提单或EBID)通过快速热退火(132年),电流流动(133年],电子束辐照[134年],EBID [135年]。
3.2.2。接触力/压力
过程中原位电气特性,应用一个温柔的接触力可以确保一个良好的电接触;然而,高应用接触力/压力带来的风险修改测试材料的电气性能。陈等人。136年)研究了高接触力/压力的影响电气性能的改性用手术刀AFM和提出了流程正确使用手术刀AFM纳米材料的电学性质在三维空间的特点。
3.2.3。高效的光探测规模有限扫描电镜室
在扫描电镜进行光学特性,有效的光收集和检测是必要的。一个相当大的抛物面反射镜采用在一个典型的现代设置(137年光收集在CL测试);然而,由于有限的空间扫描电镜室,镜子阻塞其他探测器和电子nanoprobe集成,从而阻碍了同时测量电气和光学设备和纳米材料的性质。为了解决这个问题,节省空间的光纤(130年被集成到扫描电镜室原位全面的个人光电纳米结构光学特性,为我们的战略提供灵感的光纤集成光电子的SEM表征。
3.3。未来工作:需求Multiphysical在SEM表征系统
功能纳米材料通常具有独特multiphysical属性(机械、电气和光学特性)与大部分同行相比。这些multiphysical属性不仅存在于独立国家,而且常常相互耦合的压电和关闭相关,光塑性和光电特性。例如,广泛研究多功能氧化锌NWs拥有独特的物理特性,如semiconductivity和压电和发现新奇的应用在传感器和生物医学科学138年]。观察到显著photo-induced弹性效应的一维半导体氧化锌nanobelt [139年]表明机械的意义,光学,电子耦合一维纳米结构。此外,III-nitride NWs(例如,旅馆,GaN和AlN)一直在关键的超高速纳米激光和光电探测器等光电应用程序,完整的太阳光谱光电设备和高效的白色发光二极管(led) [140年]。这些应用程序通常需要III-nitride所在地的光电特性。
因此,对于上述纳米材料,SEM-based系统能够描述机械、电气、光学性质的纳米材料单独或同时高度要求。SEM-based原位纳米操作技术拥有一些优点如超高分辨率、定位准确量化机械激发、单一的纳米结构和测量,以及纳米材料的无损电nanoprobing能力;所有这些优点将有助于建立SEM-based multiphysical特性的纳米材料体系。
4所示。结论
本文总结了现有SEM-based平台和SEM-enabled multiphysical技术(机械、电气、机电)原位纳米材料的表征。同样,一个简短的回顾和现有挑战optical-measurement-related表征纳米材料的扫描电镜。从我们的角度,一个SEM-based原位multiphysical表征系统能够描述机械、电气、或纳米材料的光学性质是急需,它允许原位装配和综合对比纳米材料表征(光学、电子和机械)的单个纳米材料,使复杂的系统调查潜在的对比先进纳米材料的性质。
数据可用性
报告的数据集使用或目前的工作可从相应的作者以合理的要求。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
瞿Juntian写的手稿。鑫刘提供有见地的建议。
确认
这项研究受到了中国博士后科学基金会奖学金(2020号m680533),水木清华学者计划(2019号sm064),国际博士后奖学金计划(人才引进计划,没有交流。YJ20190175),国际博士后交换奖学金(学术交流计划)。