[发明专利]原子力显微镜系统及其电流检测方法

权利要求书

1.一种原子力显微镜系统的电流检测方法，其特征在于，应用于测量装置，包括：

向原子力显微镜系统的导电针尖自感应探针施加探针激发信号，对待测样品的当前测量位置进行形貌扫描；所述导电针尖自感应探针为基于石英音叉、针尖能够导电的自感应探针器件，探针激发信号施加到导电针尖自感应探针的针尖的同时，将探针激发信号同时施加到样品上，以使实际的针尖-样品间的偏压为零；

当当前测量位置的形貌扫描完成时，控制所述导电针尖自感应探针进入静态工作模式；

控制所述导电针尖自感应探针和所述待测样品之间保持恒定作用力，并输出偏压信号对所述待测样品的当前测量位置进行电压-电流测量；

当当前测量位置的电压-电流测量完成时，控制所述导电针尖自感应探针移动至所述待测样品的下一测量位置，并返回向原子力显微镜系统的导电针尖自感应探针施加探针激发信号，对待测样品的当前测量位置进行形貌扫描的步骤，直至所述待测样品的所有测量位置均完成检测；

所述控制所述导电针尖自感应探针和所述待测样品之间保持恒定作用力的步骤，还包括：

获取所述导电针尖自感应探针的静态压电反馈信号；

根据所述静态压电反馈信号对传输至所述样品扫描组件的扫描控制信号进行反馈调节，以使所述导电针尖自感应探针和所述待测样品之间的作用力恒定；

通过将所述待测样品固定在扫描器的上方，并令所述导电针尖自感应探针和所述待测样品达到所设定的力梯度，测量装置输出电压控制信号，通过所述扫描器进行控制所述导电针尖自感应探针所受到的力的梯度，所述测量装置输出的电压控制信号即代表所述待测样品在当前位置的高度，从而可获得所述待测样品的表面形貌图；

其中，所述导电针尖自感应探针包括第一音叉叉股、第二音叉叉股、音叉支架、导电针尖、平衡装置、第一音叉电极和第二音叉电极，所述第一音叉叉股和所述第二音叉叉股分别设置于所述音叉支架，所述第一音叉叉股和所述第二音叉叉股的表面有金属膜电极，所述第一音叉电极设置于所述第一音叉叉股的特定电极区，同时也连接到所述第二音叉叉股的部分区域；所述第二音叉电极设置于所述第二音叉叉股的特定电极区，同时也连接到所述第一音叉叉股的部分区域，但与所述第一音叉电极是不同电极；所述导电针尖设置于所述第一音叉叉股的自由端，且通过压接或导电胶粘接的方式与所述第一音叉叉股上的金属膜电极相连，进而连接至所述第一音叉电极；所述平衡装置设置于所述第二音叉叉股，所述第一音叉电极和所述第二音叉电极分别连接所述测量装置。

2.根据权利要求1所述的电流检测方法，其特征在于，所述控制所述导电针尖自感应探针和所述待测样品之间保持恒定作用力的步骤，包括：

采用开环控制的方式向所述样品扫描组件输出对应大小的扫描控制信号，以使所述导电针尖自感应探针和所述待测样品之间的作用力恒定。

3.根据权利要求1任一项所述的电流检测方法，其特征在于，所述当当前测量位置的电压-电流测量完成时，控制所述导电针尖自感应探针移动至所述待测样品的下一测量位置的步骤，包括：

当当前测量位置的电压-电流测量完成时，通过调整输出所述样品扫描组件的扫描控制信号，以使所述导电针尖自感应探针和所述待测样品处于非接触状态；

向所述导电针尖自感应探针施加探针激发信号并控制所述导电针尖自感应探针移动至所述待测样品的下一测量位置。

4.根据权利要求1任一项所述的电流检测方法，其特征在于，所述输出偏压信号对所述待测样品的当前测量位置进行电压-电流测量的步骤，包括：

向所述待测样品输出样品偏压信号实现所述待测样品的当前测量位置的电压-电流测量。

5.根据权利要求1任一项所述的电流检测方法，其特征在于，所述输出偏压信号对所述待测样品的当前测量位置进行电压-电流测量的步骤，还包括：

向所述导电针尖自感应探针输出针尖偏压信号实现所述待测样品的当前测量位置的电压-电流测量。

6.一种原子力显微镜系统，其特征在于，包括导电针尖自感应探针、测量装置和样品扫描组件，所述导电针尖自感应探针和所述样品扫描组件分别连接所述测量装置，所述测量装置用于根据权利要求1-5任一项所述的电流检测方法实现测量操作。