三维原子探针测试（3D APT)在材料科学研究中的典型应用

　　三维原子探针断层扫描(3D Atom Probe Tomography, 3D APT)是一种具有近原子级空间分辨率(~0.3 nm)和 ppm 级成分灵敏度的材料表征技术，能够在三维空间中逐个识别并定位材料中的原子种类及其位置，广泛应用于金属、半导体、陶瓷、电池材料、催化剂等领域的微观偏析、界面结构、析出相、团簇等研究。

　　APT是揭示材料“微观结构-成分-性能”关系的终极工具之一。

　　金属与合金：

　　析出强化：研究时效硬化合金中纳米析出相(如铝合金中的GP区、β''相，镍基高温合金中的γ'相)的成分演化、形核与长大机制。

　　晶界偏聚：直接观察P, S, B等杂质元素或有益元素在晶界处的偏聚行为，研究其对回火脆性、腐蚀、蠕变的影响。

　　相变：分析马氏体相变、调幅分解过程中的成分涨落和相界面成分。

　　半导体与器件：

　　掺杂分布：以原子级精度绘制晶体管中SiGe、高k介质、金属栅极中的掺杂剂(如B, As, P)的三维分布，优化器件性能。

　　界面扩散：研究接触、阻挡层界面的原子互扩散。

　　能源材料(与之前讨论的相关)：

　　电池材料：

　　电极材料：分析正极材料(如NMC， 富锂锰基)中过渡金属离子的混排、表面重构层、晶界成分。

　　固态电解质：研究锂离子导体(如LLZO, LLTO)中晶界处的元素偏聚和杂质相，揭示锂离子传输瓶颈。

　　界面研究：分析电极/电解质界面(如SEI膜、CEI膜)的纳米尺度成分和梯度。这是APT极具挑战但价值极高的应用。

　　核材料：研究辐照导致的缺陷团簇、溶质原子偏聚和气泡形成。

　　地质与生物材料：用于分析陨石中的纳米颗粒、生物矿物中的元素分布等。

来源：网络