論文題目：Additive Manufacturing of Co3Fe Nano-Probes for Magnetic Force Microscopy
發表期刊：Nanomaterials IF: 5.3
DOI: https://doi.org/10.3390/nano13071217
【引言】
磁力顯微鏡（MFM）是一種先進的原子力顯微方法，它可以對樣品表面的局部磁場區域進行表征，通常被用于磁性薄膜材料、磁斯格明子、磁渦和其他納米材料磁學特性的研究。MFM的測量非常依賴磁學AFM探針。傳統情況下，MFM探針是通過在非磁性探針上沉積磁性材料而實現的。然而，這種方法所制備的MFM探針存在著側向分辨率低和磁性材料涂層界面力學性能不穩定等問題。這些問題，給MFM探針指明了新的發展方向。
【成果簡介】
近日，格拉茨技術大學相關團隊通過聚焦電子束誘導沉積（FEBID）的方式制備了基于Co3Fe磁性材料，具有納米級尖丶端尺寸的MFM探針。所制備MFM探針的化學和結構通過透射電子顯微鏡（TEM）進行表征。此外，課題組還利用FusionScope多功能顯微鏡研究了通過FEBID方法制備的MFM探針在測量中的耐磨性以及長期使用穩定性。通過在不同環境下的測試，課題組發現通過FEBID方法所制備的MFM磁性探針依然具有優異的表現。相關工作以《Additive Manufacturing of Co3Fe Nano-Probes for Magnetic Force Microscopy 》為題在SCI期刊《Nanomaterials 》上發表。
文中使用的FusionScope多功能顯微鏡采用AFM+SEM原位同步聯用技術，可在同一用戶界面、同一位置進行AFM和SEM的互補性綜合測量。同時，AFM還可輕松實現高級工作模式如：力曲線、導電原子力顯微鏡（C-AFM）和磁力顯微鏡（MFM）等，以滿足不同測量需求。其原位進行0°-80°AFM與樣品臺同時旋轉功能，可以無盲區實現復雜形貌樣品的測量。
FusionScope多功能顯微鏡設備圖
【圖文導讀】
圖1. 通過FEBID方法制備基于Co3Fe磁性材料的MFM探針的示意圖。（a）實驗中所選用的無針尖壓電探針。（b）5keV，5.2pA條件下制備的納米結構。（c）Co3Fe磁性材料的空心微錐結構。（d）錐形結構的制備方法。（e）通過（d）中的策略所制備的針尖。（f）通過上述方法所制備的半徑為10nm的針尖和（g）商業MFM探針針尖的對比圖。
圖2. 通過FusionScope測量的不同形貌的針尖對于MFM成像效果的影響。
圖3. 所制備MFM探針在長時間使用下的穩定性。（a）為樣品三維形貌圖。（b）為樣品的MFM表征結果。
圖4. 所制備的MFM探針在環境中長時間保存后的測量性能對比。(a)剛完成制備時探針的MFM表征。（b）制備1年后的探針的表征結果。
【結論】
本文中，格拉茨技術大學相關團隊通過聚焦電子束誘導沉積（FEBID）的方式制備了基于Co3Fe磁性材料，所制備MFM探針針尖僅有10 nm，與已有的商業MFM探針相比在微結構尺寸上具有明顯優勢。通過對所制備MFM探針在各種磁學樣品表面進行表征得知，該方法所制備的MFM探針具有分辨率高，耐磨且穩定的優點。該研究為相關微納磁學相關的研究提供了可能性。值得注意的是，文中MFM的校正工作是在Quantum Design公司研發的FusionScope多功能顯微鏡上完成的。設備不僅提供了傳統掃描電鏡（SEM）的形貌表征，還對樣品微區進行了三維形貌，磁學等性能的原位表征。不難看出，FusionScope多功能顯微鏡在微區原位立體表征方面具有得天獨厚的優勢。
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