在科技日新月異的今天，二維材料因其卓越的性能成為了多個關鍵行業不可或缺的元素，包括汽車制造、半導體技術、石油化學以及飛機發動機領域。深入了解這些材料的微觀結構、存在的缺陷以及它們獨特的機械和電學特性，對于推動先進技術的發展至關重要。而要充分發揮這些材料的潛力，有效的制造流程和嚴格的質量控制同樣不可或缺。
為了滿足這一需求，Phenom AFM-SEM原子力掃描電鏡一體機應運而生，它能夠同時獲取掃描電鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）的數據，并實現數據的自動關聯。這一創新技術不僅能夠對二維材料的薄片進行精確定位和表面分析，還能在一次采集過程中檢測多個特征，從而全面表征和對比材料的機械、電學、壓電、磁學以及化學等多種性質。
Phenom AFM-SEM的應用范圍廣泛，特別是在低維材料的基礎研究中表現出色。無論是石墨烯、六方氮化硼（BNNSs）、過渡金屬二硫化物（TMDCs）還是MXenes，這些低維材料的新材料、功能化材料和異質結構材料的研究都可以通過這一技術得到深化。在二維材料的制備過程中，Phenom AFM-SEM還能夠用于質量控制和診斷，確保制造過程的可重復性和可靠性，并對材料中的缺陷進行精確表征。
以TMDC材料為例，這類材料因其出色的物理化學性質在光電子器件、傳感器、催化劑以及電化學能源存儲領域具有巨大潛力。然而，要實現這些應用，需要深入理解其單層的制造條件，以確保其性能的穩定和可重復。常見的TMDC材料如二硫化鉬（MoS2）和二硒化鎢（WSe2）等，都是二維材料領域的重要成員。通過使用Phenom AFM-SEM，科研人員可以對通過化學氣相沉積（CVD）在SiO2/Si基底上生長的MoS2薄片進行精確而全面的分析。
具體而言，科研人員對兩組不同制備條件的樣品進行了SEM、AFM、靜電力顯微鏡（EFM）和相位成像的測量，以比較結果并確定最佳制備參數。SEM能夠快速定位薄片，利用成分襯度差異；AFM則能精確獲取二維材料表面的粗糙度和高度信息；EFM用于觀察表面電荷分布和施加偏壓時的電響應；而相位成像則能夠識別不同硬度的薄片和基底，還能檢測額外生長層的邊緣。
另一個引人注目的案例是扭曲雙層石墨烯（TBLG）的研究。TBLG因其能夠創造新的可調電子行為而備受關注。扭曲會影響帶隙的大小和形狀，導致原子結構的周期性調制，從而在電學屬性中以莫爾圖案的形式呈現。這些結構在傳感器、光子學和電子設備中具有廣闊的應用前景。通過使用SEM、導電原子力顯微鏡（C-AFM）和壓電力顯微鏡（PFM），科研人員能夠獲取TBLG的莫爾圖案，并對其進行深入分析。
在SiC基底上的石墨烯雙層進行電學性質測量的過程中，科研人員發現樣品上存在扭曲和未扭曲的石墨烯雙層。通過重點關注扭曲部分，他們觀察到了以45納米周期性的莫爾圖案的調制。這一發現進一步證實了TBLG在電子學領域的巨大潛力。
