[发明专利]一种基于扫描热学显微镜原位表征纳米热电塞贝克系数的装置

权利要求书

1.一种基于扫描热学显微镜原位表征纳米热电塞贝克系数的装置，用于检测一被测纳米热电材料的微区塞贝克系数，其特征在于，所述装置进一步包括：

一谐波信号的扫描热学显微镜原位激励平台，用于提供发展纳米热电塞贝克系数原位表征装置的扫描热学显微镜平台，并原位同时激发微区热电塞贝克系数原位定量表征所需的一倍频谐波信号、纳米热电材料微区二倍频谐波信号和纳米热电材料微区三倍频谐波信号；

一纳米热电塞贝克系数原位检测平台，用于实现所述一倍频谐波信号、纳米热电材料微区二倍频谐波信号和纳米热电材料微区三倍频谐波信号的原位实时检测和处理，并显示微区热电塞贝克系数热电参量的原位表征结果；

其中，所述微区热电塞贝克系数为：

S=k·V2ωV3ω/V1ω]]>

其中，S为微区塞贝克系数，V_1ω，V_2ω，V_3ω分别是一倍频谐波信号，纳米热电材料微区二倍频谐波信号和纳米热电材料微区三倍频谐波信号，k是一系数。

2.根据权利要求1所述的基于扫描热学显微镜的纳米热电塞贝克系数原位定量表征的装置，其特征在于，所述谐波信号的扫描热学显微镜原位激励平台进一步包括：

一原子力显微镜平台，一热电检测探针，一热电参考探针，两个可调电阻网络，一信号发生器，一热电材料，一陶瓷绝缘层，一磁性底座，一信号传输端，一所述一倍频谐波电压信号输出端口，一所述微区二倍频谐波电压信号输出端口，一所述微区三倍频谐波电压信号输出端口，其中，所述被测热电材料样品通过下垫所述陶瓷绝缘层置于所述磁性底座上，所述热电检测探针、所述热电参考探针、两个可调电阻网络和信号发生器组成一惠斯通电桥，所述热电检测探针置于所述被测热电材料样品上并接触，以检测所述被测热电材料样品激励点的电压；所述热检测探针一倍频谐波信号输出端口两端源于所述热电检测探针的引线两端，所述微区二倍频电压信号输出端口的第一端通过所述信号传输端接收所述被测热电材料样品另一区域的电压信号，所述微区二倍频电压信号输出端口的第二端与所述惠斯通电桥接地端相连；所述微区三倍频电压信号输出端口的第一端连接所述热电检测探针与所述惠斯通电桥相连端，其第二端连接所述热电参考探针与所述惠斯通电桥相连端。

3.根据权利要求2所述的基于扫描热学显微镜的纳米热电塞贝克系数原位定量表征的装置，其特征在于，

所述一倍频谐波信号源于一交变电流作用于所述热电检测探针所诱导的一倍频信号，所述纳米热电材料微区二倍频谐波信号源于所述热电探针因焦耳热效应所诱导的二倍频温度波作用于纳米热电材料而产生的微区塞贝克电压谐波信号，所述纳米热电材料微区三倍频谐波信号源于所述交变电流作用于所述热电检测探针所产生的频率为3ω的交流电压谐波信号，该三次谐波信号正比于二倍频温度波振幅信号。

4.根据权利要求3所述的基于扫描热学显微镜的纳米热电塞贝克系数原位定量表征的装置，其特征在于，所述纳米热电塞贝克系数原位检测平台进一步包括：

第一、第二、第三高灵敏度锁相放大器，一前端回路处理模块和一数据处理和显示模块，所述第一、第二、第三高灵敏度锁相放大器分别用以检测并放大所述一倍频谐波信号、二倍频谐波信号，所述前端回路处理模块用以接收三倍频谐波信号并对所述热电回路的输出信号实现阻抗变换，所述第三高灵敏度锁相放大器的输入端连接所述前端回路处理模块输出的所述三倍频谐波信号，所述数据处理及显示模块根据所述三个高灵敏度锁相放大器的输出计算获得所述微区热电塞贝克系数。