[发明专利]一种测量磁力显微镜探针杂散场强度的方法

说明书

本发明公开了一种测量磁力显微镜探针杂散场强度的方法，测量装置包括磁力显微镜、探针、感应线圈、面内磁化隧道结和电阻测量线路，测量过程包括以下步骤：将探针置于面内磁化隧道结不同高度上，对应高度时面内磁化隧道结的电阻，绘制垂直方向上探针抬举高度与面内磁化隧道结电阻之间的关系曲线Ⅰ；利用感应线圈施加不同电流，测得感应线圈中通入不同电流时面内磁化隧道结的电阻，感应线圈在面内磁化隧道结处产生的磁场强度与面内磁化隧道结的电阻之间的关系曲线Ⅱ；比较曲线Ⅰ和曲线Ⅱ的数值，得到磁力显微镜探针在不同抬举高度时的杂散场强度值，最终实现磁力显微镜的定量测试。该方法可以精确获得探针的杂散场强度，实现磁力显微镜的定量测试。

技术领域

本发明涉及测量磁力显微镜杂散场强度技术领域，具体涉及测量磁力显微镜探针杂散场强度的方法。

背景技术

磁力显微镜探针是磁力显微镜的核心重要部件，如果测得磁力显微镜探针的杂散场强度分布，传统磁力显微镜将给出样品表面定量的磁场分布图。然而，磁力显微镜探针属于微纳米量级，因此，实验上直接测试探针的杂散场强度变得不可能。为解决上述问题，H.J.Hug等学者提出了理论模型来计算探针杂散场的强度进而实现定量磁力显微镜。Victor N Matveev等人制备了工作区域160nm×160nm的霍尔探头来探测磁力显微镜的杂散场强度，探头的磁场敏感度是35ΩT^-1。然而，霍尔探头的实验只能测试铁磁镀层的磁力显微镜，测试杂散场微小的磁力显微镜探针将变得不准确。

发明内容

本发明提出了一种测量磁力显微镜探针杂散场强度的方法，该方法解决了现有检测方法无法精确获得探针杂散场强度的问题。

本发明采用的技术手段如下：

一种测量磁力显微镜探针杂散场强度的方法，测量装置包括磁力显微镜、探针、感应线圈、面内磁化隧道结和电阻测量线路，测量过程包括以下步骤：

S1、利用磁力显微镜、探针、面内磁化隧道结和电阻测量线路测得探针处于面内磁化隧道结不同高度时面内磁化隧道结的电阻，绘制垂直方向上探针抬举高度与面内磁化隧道结电阻之间的关系曲线Ⅰ；

S2、利用磁力显微镜、感应线圈、面内磁化隧道结、电阻测量线路测得感应线圈中通入不同电流时面内磁化隧道结的电阻，绘制感应线圈产生的磁场强度与面内磁化隧道结的电阻之间的关系曲线Ⅱ；

S3、比较曲线Ⅰ和曲线Ⅱ的数值，得到磁力显微镜探针在不同抬举高度时的杂散场强度值，最终实现磁力显微镜的定量测试。

进一步地，所述步骤S1中包括以下步骤，

S10、将面内磁化隧道结固定在磁力显微镜的样品台上，保持面内磁化隧道结位置不变；

S11、将探针安装到磁力显微镜上，进行原子力模式扫描样品台，找到面内磁化隧道结的位置；

S12、将探针以接触模式放置在面内磁化隧道结的正上方，设置不同的探针抬举高度，利用电阻测量线路测量面内磁化隧道结的电阻变化，绘制垂直方向上探针抬举高度与面内磁化隧道结电阻之间的关系曲线Ⅰ。

进一步地，所述步骤S2包括以下步骤，

S20、在感应线圈中通入不同的电流，利用霍尔片测得感应线圈施加不同的电流时产生的磁场强度，获取感应线圈的磁场强度与施加电流的对应关系；

S21、将感应线圈放置在面内磁化隧道结的正下方，对感应线圈施加不同的电流，测量面内磁化隧道结的电阻的变化，获取对感应线圈施加电流的强度与面内磁化隧道结的电阻的对应关系；

S22、根据S20中获得的感应线圈的磁场强度与施加电流的对应关系和S21中施加电流与面内磁化隧道结的电阻的关系，绘制出感应线圈的磁场强度与面内磁化隧道结的电阻之间的关系曲线Ⅱ。

进一步地，探针每次抬举的高度为2nm。