[发明专利]一种用于扫描探针显微镜的探针夹持装置

说明书

本发明提供了一种用于扫描探针显微镜的探针夹持装置，包括电路主板、压电陶瓷片、探针定位块，以及用于将探针固定在探针定位块上的夹具，该探针夹持装置可通过压电陶瓷片为探针提供驱动振源，有利于通过抬高模式高分辨测量磁畴结构，并且能够与探针形成热学回路，有利于探测温度/热导信号，解决了常规磁性测量夹具没有热电测量电路，不能检测热信号，以及常规热测量夹具磁信号测量分辨率差的问题，能在微区内对磁性、温度/热导等物理参量进行原位、实时、动态表征，以满足当前微/纳尺度下热科学与磁性纳米复合热电材料的表征需求。

技术领域

本发明涉及微/纳尺度下信号检测领域，尤其是涉及一种用于扫描探针显微镜的探针夹持装置。

背景技术

随着电子器件朝着小型化、微型化方向发展，其发热与散热问题已经成为制约其稳定性与集成度的一个重要瓶颈问题。在微/纳尺度下，材料的热学行为往往会表现出强烈的尺度效应，材料的微观结构以及畴结构(包括磁畴结构、铁电/压电畴结构、导电畴结构等)对其热力学性质的影响尤为重要。在微/纳尺度下表征材料与热相关的物性，理解其发热与散热的物理过程已经成为现代热科学中的一个崭新的分支—微/纳尺度热科学。以磁性材料为例，在外场驱动下其磁畴的翻转会产生微区发热，如果能够在微区内同步、原位、实时地对磁性、温度/热导等物理参量进行二维成像，就可以在微观层面上实时观察材料的发热与散热途径、材料结构与磁性之间的关联，对于理解磁性材料的微区发热与散热的物理机制，降低磁电微/纳器件的功耗、提高稳定性具有非常重要的意义。

发明内容

本发明提出一种用于扫描探针显微镜的探针夹持装置，该探针夹持装置能够为探针提供振源，有利于磁畴结构的高分辨探测，并且能够与探针形成热学回路，有利于探测温度/热导信号，从而能在微区内对磁性、温度/热导等物理参量进行原位、实时、动态表征的二维成像，以满足当前微/纳尺度下热科学与磁性纳米复合热电材料的表征需求。

本发明的技术方案如下：

一种用于扫描探针显微镜的探针夹持装置，探针通过所述的探针夹持装置固定在扫描器上，扫描器带动探针产生与样品之间的相对位移，所述的探针具有磁性、导电性与导热性，用于探测磁、电、热信号；

所述的探针夹持装置包括电路主板、压电陶瓷片、探针定位块，以及用于将探针固定在探针定位块上的夹具；

所述的压电陶瓷片位于电路主板上，二者间电绝缘接触；探针定位块位于压电陶片上，二者间电绝缘接触；扫描器与电路主板之间电连接，扫描器与探针定位块之间电连接；激励信号源一的正负极通过电路主板的两条电引线与压电陶瓷片的上、下表面形成电回路，用于激励压电陶瓷片产生振源传递至探针；

所述夹具包括与探针相接触的夹片；激励信号源二的正负极通过夹片上的两条电引线与探针形成热学回路，即，激励信号源二激励电信号流经探针上、下表面，探针与样品接触时进行热交换，使热学回路中的电信号发生变化，经采集分析得到样品的热信号。

作为一种实现方式，扫描器通过插针、插孔的插合方式与电路主板实现电连接。

作为一种实现方式，夹片与探针相接触的表面的两条电引线分别连接探针的上、下表面，形成热学回路。

作为一种实现方式，所述的激励信号源一集成在扫描器上。作为优选，所述的电路主板包括两个过孔焊盘，一个过孔与其焊点由信号线实现与压电陶瓷片上表面的电连接，另一个过孔与其焊点由信号线实现与压电陶瓷片下表面的电连接。作为优选，过孔中的插孔为两个冠簧插孔。

作为一种实现方式，所述的激励信号源二集成在扫描器上。作为优选，所述的电路主板还包括一个过孔焊盘，该过孔与其焊点由信号线实现与夹片上的两条电引线的电连接。

作为优选，所述的电路主板设置第一凹槽，压电陶瓷片固定于该第一凹槽内。

作为优选，压电陶瓷片的上、下表面分别连接陶瓷绝缘层。