Crystal lattice imaging of two-dimensional materials by friction force microscopy

Abstract

摩擦力显微镜(friction force microscopy, FFM)是一种基于摩擦力信号的原子力显微镜，它能够对二维材料晶格进行快速、无损的高分辨成像。然而，由于热漂移、黏附力、表面静电等因素的影响，环境条件下二维材料的高分辨FFM成像仍面临着巨大挑战。基于以上问题，本文以高定向热解石墨为标准样品，通过对探针在样品表面黏滑行为的分析，系统研究了探针弹性常数、正应力和扫描速度对高分辨FFM成像的影响，并建立了一套可靠的二维材料晶格结构表征方法。该方法能够获得精确的结构信息，所测得的二维材料晶格常数平均误差小于2.3%。此外，该方法还适用于化学气相沉积法和剥离法制备的多种二维材料，展现出较高的普适性。本文的研究结果为环境条件下二维材料晶格结构的精确表征提供了新思路。