三维原子探针（APT）应用精选案例

三维原子探针，全称为Atom Probe Tomography (APT) ，是一种先进前沿的高分辨率材料分析技术。

它是目前唯一能够在近原子尺度上进行三维映射和化学成分精确测量的材料分析技术，可应用于金属材料、陶瓷、薄膜、复合材料、新能源材料、电子信息材料、LED、芯片等先进材料的研究领域。

APT拥有原子级别的分辨率，可以对原子逐个分析，对材料内部的微观结构，如固溶体、短程有序、团簇、纳米析出相、位/层错和界面等的元素分布和化学成分进行三维立体的精准表征。

接下来向各位分享一些具有代表性的应用案例：

△ Vogel et al. Nature Communications 2013 (10.1038/ncomms3955)

APT分析结果显示，截断状γ′析出相内部存在富镍γ板。浓度分布曲线证实了周期性γ/γ′层状结构的存在，其中镍、铝、钛元素呈现出显著成分差异。

△ Kim et al. Jounral of Materials Chemistry A 2022 (doi: 10.1039/d1ta10050e)

在APT测试过程中，静电场驱动的锂迁移会导致块状的钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂, LTO）发生原位脱锂现象，从而造成锂元素定量分析失真（图a-c）。相反，将LTO纳米颗粒嵌在导电镍基体上，并通过空气转移，可保持化学计量比组成（图d-h）。这证实了导电屏蔽层能有效阻止脱锂反应，可在纳米尺度实现可靠的锂元素分布测绘。

△ Khan et al. Advanced Materials Interfaces 2016 (doi: 10.1002/admi.201500713)

APT技术成功实现了商用氮化镓LED的纳米级逆向分析，揭示了其提升效率的关键设计特征。该技术能在原子分辨率下实现掺杂剂空间分布与界面结构的精准解析，充分证明了APT技术在竞品分析与器件优化领域的独特价值。

△ Reddy et al. Geostandards and Geoanalytical Reseaerch 2019 (doi: 10.1111/ggr.12313)

经过重构后的多种地质材料APT数据，揭示了纳米尺度结构特征，包括元素扩散前锋、纳米颗粒分布及追踪元素偏聚区。这些应用实例证明了三维原子探针层析技术在分析复杂矿物体系原子级别特征方面的独特能力。