基于接觸式AFM的納米阻抗測(cè)量技術(shù)的研究.pdf

1、該文主要研究一種納米微區(qū)阻抗測(cè)量技術(shù)。在一套開放式、可擴(kuò)展的SPM電子控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，我們結(jié)合精工SPA300HV型SPM探頭系統(tǒng)及商品化的鎖相放大器等測(cè)量?jī)x器，通過對(duì)相關(guān)軟硬件的改進(jìn)，建立了一套基于接觸式AFM的納米阻抗顯微鏡。 這種納米阻抗測(cè)量技術(shù)基于接觸式的原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscopy，AFM)，它在AFM的探針與樣品直流偏壓的基礎(chǔ)上，疊加小振幅的交流偏壓信號(hào)，通過測(cè)量交流信號(hào)經(jīng)過樣品后的振幅和

2、相位變化，即樣品的阻抗，來獲取樣品的相關(guān)信息。該納米阻抗顯微鏡將傳統(tǒng)的交流阻抗分析技術(shù)同接觸式AFM高空間分辨率的特點(diǎn)相結(jié)合，除了具有傳統(tǒng)接觸式AFM的各種功能外，還可以獲得亞微米級(jí)分辨率的二維局域阻抗分布圖，并通過對(duì)樣品表面局域阻抗譜的測(cè)量，可以在100Hz-2MHz頻率范圍內(nèi)，描述樣品中存在的某些弛豫過程。對(duì)于較高阻抗(大于10kΩ)的系統(tǒng)，儀器測(cè)量數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差優(yōu)于20％，具有較好的精度。納米阻抗測(cè)量技術(shù)的研究近幾年才在國(guó)外出現(xiàn)，

3、但尚未見相關(guān)功能的商品化儀器出現(xiàn)；國(guó)內(nèi)也無相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。 利用該納米阻抗顯微鏡，我們對(duì)氧化鋅、鈦酸鍶等多晶陶瓷材料的微區(qū)阻抗信息進(jìn)行了測(cè)量，并研究了微區(qū)阻抗信息與頻率和直流偏壓之間的關(guān)系。通過被測(cè)樣品與標(biāo)準(zhǔn)電路的等效，初步分析了多晶材料的晶界性質(zhì)，特別是晶界在電子傳輸過程中的作用及擊穿等過程；同時(shí)對(duì)AFM微探針與樣品之間的微區(qū)接觸問題進(jìn)行了初步討論。該測(cè)量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，對(duì)研究多晶材料的微結(jié)構(gòu)以及晶界的微觀性能具有重要意義；同時(shí)，該