二维材料作为当代科技的明星材料，正在汽车制造、半导体技术、石油化学及航空发动机等多个领域展现出其无可替代的重要性。深入探索这些材料的微观结构、缺陷分布以及它们的机械和电学特性，对于推动其在尖端科技中的应用具有决定性作用。然而，要实现这些材料潜力的最大化，关键在于有效的制造技术和严格的质量控制。
为了满足这一需求，Phenom AFM-SEM原子力扫描电镜一体机应运而生。这款设备能够同时采集扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）的数据，并实现两者的自动关联。它不仅能够精确定位薄片的准确位置，还能对薄片表面进行深度分析，在单次测量中即可捕捉到多个薄片特征，从而全面表征和对比二维材料的机械、电学、压电、磁学及化学等多种性质。
在基础研究领域，Phenom AFM-SEM一体机同样表现出色。它适用于石墨烯、六方氮化硼（BNNSs）、过渡金属二硫化物（TMDCs）及MXenes等低维材料的研究，涵盖了新材料、功能化材料和异质结构材料的广泛范畴。在二维材料的制备过程中，这款设备还能够用于质量控制和诊断，确保制造过程的稳定性和可靠性，并精准表征材料中的缺陷。
以TMDC材料为例，这类材料因其在光电子器件、传感器、催化剂和电化学能源存储领域的卓越表现而备受瞩目。然而，要实现其单层结构的可靠和可重复性能，如柔韧性、独特的电学或机械性能，需要对制造条件进行深入研究。通过Phenom AFM-SEM一体机，研究人员对通过化学气相沉积（CVD）在SiO2/Si基底上生长的MoS2薄片进行了全面分析。通过SEM、AFM、静电力显微镜（EFM）和相位成像等多种测量手段，他们成功比较了不同制备条件下样品的性能，并确定了最佳制备参数。
SEM技术利用成分衬度差异，快速定位薄片位置；AFM则精确测量了二维材料表面的粗糙度和高度；EFM用于观察表面电荷分布和施加偏压时的电响应；而相位成像技术则能够识别硬度不同的薄片和基底，并检测额外生长层的边缘。这些技术的综合运用，为TMDC材料的深入研究提供了有力支持。
在另一个案例中，扭曲双层石墨烯（TBLG）因其能够创造新的可调电子行为而成为研究热点。扭曲效应会改变带隙的大小和形状，导致原子结构的周期性调制，并在电学属性中以莫尔图案的形式呈现。这些结构在传感器、光子学和电子设备中具有巨大的应用潜力。
通过使用SEM、导电原子力显微镜（C-AFM）和压电力显微镜（PFM），研究人员成功获取了TBLG的莫尔图案。在碳化硅（SiC）上的石墨烯双层样品上，PFM和C-AFM的对比测量表明，扭曲和未扭曲的石墨烯双层同时存在。通过重点关注扭曲部分，研究人员观察到了以45纳米周期性呈现的莫尔图案调制。
