LiteScope AFM-in-SEM
由美国 Arizona State University（ASU） Umberto Celano 教授团队牵头，联合 Applied Materials 与 STMicroelectronics 等产业机构完成的研究成果——《Electron-Beam Excited Conductive Atomic Force Microscopy for Back Contact Free, Wafer-Scale and In-Line Compatible Electrical Characterization of 2D Materials》——发表于国际高水平期刊《Advanced Science》。
研究基于 Nova / Helios SEM 平台搭载的 LiteScope AFM-in-SEM 系统，提出并验证了电子束激发导电原子力显微镜（EBC-AFM）技术。该方法以电子束替代传统物理背接触实现电荷注入，从根本上突破了导电 AFM 依赖背接触制备的技术限制，实现了二维材料无背接触、晶圆级兼容的高分辨率电学表征。这一成果为二维材料从实验室研究走向规模化制造提供了关键计量学支撑，也充分展现了 AFM-in-SEM 联用平台在先进材料电学表征中的技术潜力与拓展空间。
01.核心痛点：传统二维材料电学表征，被“物理背接触”卡了脖子
以 MoS₂ 为代表的二维材料是突破硅基技术瓶颈、实现超薄膜晶体管和 3D 集成的核心材料，但其电学表征长期受限于传统 C-AFM 的双探针架构——必须在样品上制备物理背接触（金属夹、导电胶、FIB沉积金属线等）。
这一过程不仅复杂耗时、易造成样品损伤 / 污染 / 高接触电阻，更关键的是，无法适用于孤立二维薄片、非连续薄膜，且完全不兼容半导体晶圆级检测流程，成为二维材料规模化应用的核心技术障碍，也是行业内长期亟待解决的痛点。
图 1 .清晰对比了传统背接触的制备方式（a）、传统方法无法表征的岛状 / 孤立二维材料（b）、LiteScope 搭建的 EBC-AFM 无背接触装置原理（c），直观体现传统技术的痛点和 EBC-AFM 的创新点。
02.技术突破：LiteScope 加持，EBC-AFM 让“无背接触表征”成为现实
本研究的核心创新，是基于 LiteScope AFM-in-SEM 集成模块，将 AFM 与 SEM 的电子束完美结合，开发出 EBC-AFM 技术，用低能电子束替代物理背接触实现电荷注入，从根本上颠覆了传统 C-AFM 的表征逻辑：
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核心原理：LiteScope 的导电探针接地，SEM 电子束在探针扫描区域附近轰击样品，使样品表面形成局部负电势，电子通过探针流向接地端，放大器检测电流即可完成电学表征，全程无需任何物理背接触、无需对样品做任何改性；
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实验装置：研究全程采用 LiteScope AFM-in-SEM 搭配 Thermo Scientific Nova 200/Helios 5 UX SEM，探针选用铂涂层自传感 / 常规导电探针，设备完全商用化、易落地、可直接适配现有SEM 平台；
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关键验证：对与样品台完全隔离的孤立 MoS₂ 剥离薄片，传统 C-AFM 加 ±10V 偏压无任何电流信号，而 LiteScope 搭建的 EBC-AFM 轻松获得均匀、高分辨率的电流分布，直接证实了技术的可行性与有效性。
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图 2.EBC-AFM 可行性的核心验证图，(a) 展示孤立 MoS₂ 薄片样品；(d) 是传统 C-AFM 无信号结果；(e) 是 LiteScope-EBC-AFM 的清晰电流成像；(g) / (h) 是高分辨率形貌+电流对比，用“无信号vs清晰成像”的强对比，直观证明 LiteScope 的技术价值，最具说服力。
核心亮点1.LiteScope 赋能 EBC-AFM，参数可控、性能稳定、样品无损伤
研究通过 LiteScope 系统，对电子束核心参数（距离、束流、加速电压、入射角度等）进行了系统优化，明确了最优操作区间，充分验证了设备的精准调控性与测量鲁棒性，这也是 EBC-AFM 能落地应用的关键：
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距离可控：电子束与探针 30~300μm 为最佳范围，LiteScope 可精准控制探针位置，避免寄生电荷干扰，且可通过移动电子束克服材料电阻诱导的接触限制；
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束流线性调控：测量电流与电子束流呈近似线性正相关，LiteScope 可通过束流精准调节信号强度，适配不同导电特性的二维材料，兼容性极强；
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低损高效：推荐 ≤5kV 低加速电压，经 15 分钟电子束轰击验证，MoS₂ 无任何结构损伤，且LiteScope 可实现无样品划伤、无污染的无损表征；
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高灵活性：电子束入射角度（45°/60°/90°）、工作距离（7~18mm）对测量结果无显著影响。LiteScope 适配不同实验场景，操作门槛低。
图 3.电子束参数优化的完整数据图，涵盖偏压、束流距离、加速电压、入射角度、工作距离五大核心参数，用详实的实验数据证明 LiteScope 对 EBC-AFM 的精准调控能力，体现技术的严谨性和设备的可靠性。
核心亮点2 .LiteScope 实现全场景表征，从孤立薄片到晶圆级样品全覆盖
基于 LiteScope 的 EBC-AFM 技术，彻底突破了传统 C-AFM 的应用边界，实现了从孤立薄片到晶圆级样品全覆盖的全场景二维材料电学表征，这也是最吸引行业读者的核心价值：
孤立薄片/非连续薄膜：轻松表征传统 C-AFM 无法处理的孤立 MoS₂ 剥离薄片，填补了小众样品表征的技术空白；
不同衬底/厚度二维材料：可精准区分蓝宝石/SiO₂/Si 衬底的 MoS₂，识别材料相组成（2H/1T混合相）、缺陷尺寸（10~40nm非导电斑点），且对体相/单层 MoS₂ 均有高灵敏度，电流信号差异清晰可辨；
3. 全图案化集成电路芯片：在 CMOS 工艺兼容的全加工图案化芯片上，LiteScope 搭建的 EBC-AFM 获得的表征结果，与传统 C-AFM 分辨率、电流分布高度一致，且无需切割晶圆、无需制备背接触，可适配半导体晶圆级检测需求
（注：LiteScope的核心价值是“晶圆级精准表征”，并非替代现有在线检测设备，而是与产线中光学检测等快速筛查设备互补，对疑似缺陷区域进行精准验证，形成“快速筛查+精准表征”的完整检测体系）。
图 4.对比了不同衬底 MoS₂ 的形貌、电流成像及缺陷统计，直观展示 LiteScope 对不同衬底/相组成二维材料的精准表征能力，突出设备的高灵敏度和兼容性。
图 5.晶圆级 / 图案化芯片表征的核心图，(a) 是芯片结构、(c) 是 MoS₂ 共形生长的 TEM 图、(e) / (f) 是传统 C-AFM 与 LiteScope-EBC-AFM 的成像对比、(g) 是电流分布统计，从工业应用角度，证明 LiteScope 可适配 CMOS 工艺的晶圆级精准表征，直击半导体企业的核心需求。
核心亮点3 .对比传统 C-AFM，LiteScope 版 EBC-AFM 的 6 大核心优势，直击行业需求
相较于传统 C-AFM，以 LiteScope AFM-in-SEM 为核心的 EBC-AFM 技术，在性能、效率、兼容性上实现全面超越，每一项优势都精准击中二维材料研发、半导体制造领域的痛点：
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无背接触：摒弃所有物理背接触制备步骤，节省样品制备时间，避免样品损伤、污染、高接触电阻；
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晶圆级兼容：无需切割晶圆，可直接适配半导体晶圆级检测流程，实现高通量、大规模表征，推动二维材料 lab-to-fab 转化；
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突破电压限制：通过电子束流调控电荷注入，摆脱传统 C-AFM±10V 偏压限制，可高效表征高阻二维材料，拓展表征范围；
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无极性歧义：电子束直接注入电荷，避免传统 C-AFM 因载流子传输限制导致的成像极性模糊，测量结果更精准、无歧义；
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多信息同步获取：基于 LiteScope AFM-in-SEM 平台，可同步实现样品形貌、电学特性表征，还能实时监控探针状态，避免样品划伤，一站式完成多维度分析；
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商用化易落地：全程采用商用 LiteScope 设备，无需定制化改造，可直接适配现有 SEM 平台，研发机构、企业可快速部署，降低技术落地成本。
03.研究价值与行业意义：LiteScope为二维材料规模化应用铺平计量道路
本次发表于《Advanced Science》的研究，不仅是二维材料表征技术的重大突破，更直接验证了 LiteScope AFM-in-SEM 在先进材料计量领域的核心技术地位与产业化潜力：
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技术层面：首次实现无背接触、晶圆级兼容的二维材料高分辨率电学表征，性能与传统实验室级 C-AFM 相当，突破了行业技术瓶颈；
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产业层面：将 SEM 电子束（半导体缺陷监测主流手段）与 LiteScope AFM 结合，打造出适配CMOS 制造工艺的二维材料表征流程，为二维材料在超大规模集成电路、光电子器件中的规模化应用，提供了关键的计量学工具；
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设备层面：研究全程以 LiteScope AFM-in-SEM为核心装置，充分证明了该设备在先进材料表征、技术创新拓展上的强大能力，是二维材料研发、半导体制造、先进计量领域的核心刚需设备。
04.核心吸引力
无论是二维材料研发机构、半导体制造企业，还是材料计量领域的从业者，这篇顶刊研究都有极强的吸引力：它不仅提出了一种能解决行业长期痛点的新技术，更验证了 LiteScope AFM-in-SEM 是实现该技术的核心载体，且设备完全商用化、易落地、可直接适配现有实验/生产平台。
对于研发者，LiteScope 能解锁孤立薄片、高阻二维材料等此前无法表征的样品，实现更精准、无损的电学分析；对于半导体企业，LiteScope 搭建的 EBC-AFM 技术，可适配晶圆级检测需求，与现有产线检测设备互补，打通二维材料从实验室研发到工业制造的表征通道，推动二维材料的产业化应用；对于所有先进材料领域的从业者，这篇顶刊研究更是行业技术发展的风向标，预示着无背接触、晶圆级兼容的表征模式，将成为未来二维材料计量的主流方向，而 LiteScope AFM-in-SEM正是抓住这一趋势的核心设备！
，LiteScope AFM-in-SEM 凭借这一研究，成为二维材料与半导体先进表征领域的明星设备，也为行业发展提供了全新的技术解决方案！
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