金刚石凭借其无与伦比的物理化学性质，逐渐从众多材料中脱颖而出，成为高性能AFM探针的核心材料，推动着纳米科学向更深层次探索。
金刚石，这种自然界中最坚硬的材料，其碳原子以四面体结构排列，形成极强的共价键。这种独特的晶体结构赋予了金刚石一系列卓越性能：硬度高达100 GPa，是已知最硬的天然材料；弹性模量高达1200 GPa，使其在受力时几乎不发生形变；热导率高达2000 W/(m·K)，是铜的5倍；化学稳定性极强，耐酸碱腐蚀；同时还具有优异的耐磨性和稳定的电学性能。
在AFM探针应用中，金刚石的特性转化为显著优势：
超凡的耐磨性：传统硅探针在接触模式下扫描几十次后尖端就会明显磨损，而金刚石探针可耐受数百万次扫描，寿命延长上万倍。
无与伦比的刚度：高弹性模量确保探针在受力时几乎不变形，测量结果更为精确可靠。
稳定的热性能：高热导率使探针在工作时热量迅速扩散，避免热漂移对测量的影响。
多功能性：通过调控金刚石的掺杂类型（硼掺杂或氮掺杂），可制备导电或绝缘探针，扩展其应用范围。
金刚石探针的极高硬度和尖锐度使其能够实现原子级分辨率成像。在接触模式下，金刚石探针可稳定扫描样品表面，获取真实形貌。使用单晶金刚石探针成功观测到二氧化钛表面单个氧空位的动态变化，为表面催化机理研究提供了直接证据。
利用金刚石探针的优异机械性能，可在材料表面进行纳米尺度刻划、压印和改性。以金刚石探针为基础的热机械纳米加工系统，在聚合物表面实现了特征尺寸小于10纳米的复杂结构加工，为纳米光电子器件制造提供了新途径。
金刚石探针的刚性使其成为理想的纳米压痕工具。通过测量探针在加载-卸载过程中的力-位移曲线，可获取材料的弹性模量、硬度和断裂韧性等力学参数。使用金刚石探针系统研究了碳纳米管的力学行为，测量精度比传统方法提高了一个数量级。
掺杂金刚石探针兼具导电性和电化学惰性，是扫描电化学显微镜（SECM）和扫描开尔文探针显微镜（SKPM）的理想选择。硼掺杂金刚石探针在宽电位窗口内保持极低背景电流，可用于研究单细胞表面的离子通道活动，时空分辨率达毫秒和纳米级。
功能化金刚石探针在单分子力谱研究中表现突出。通过表面修饰，金刚石探针可与特定生物分子连接，测量蛋白质折叠/解折叠、DNA拉伸、受体-配体相互作用等过程中的力学响应。随着纳米科技的不断发展，对AFM探针性能要求日益提高。金刚石探针以其独特的性能优势，在超高分辨率成像、纳米制造、单分子探测等领域展现出巨大潜力。从天然金刚石的偶然使用，到现代CVD技术的精密可控，金刚石AFM探针的演进不仅反映了材料科学的进步，更体现了人类对纳米世界不断深化的探索精神。
化合积电是一家专注于宽禁带半导体材料研发、生产和销售的国家高新技术企业，核心产品有多晶金刚石(晶圆级金刚石、金刚石热沉片、金刚石窗口片、金刚石基复合衬底)、单晶金刚石(热学级、光学级、电子级、硼掺杂、氮掺杂)和金刚石复合材料等，引领金刚石及新一代材料革新，赋能高端工业化应用，公司产品广泛应用于激光器、GPU/CPU、医疗器械、5G基站、大功率LED、新能源汽车、新能源光伏、航空航天和国防军工等领域。
