[发明专利]一种纳米磁-电-热多参量耦合原位探测系统及其探测方法

摘要

本发明提供了一种纳米磁‑电‑热多参量耦合原位探测系统。该系统采用具有磁性、导电、热电阻功能的探针，能够提供样品的表面形貌与磁信号探测、热信号探测以及电信号探测模式。通过控制探针的位移或振动轨迹，能够原位、同步、实时地探测样品的磁、热、电性能。因此，该系统克服了现有扫描探针显微镜仅具有磁、电信号中的一种或两种的探测功能的局限性；同时，能够原位、同步、实时地探测材料的温度与热导分布、磁畴结构、铁电/压电畴结构、导电畴结构及其动态演化过程，从而直观地研究材料的磁‑电‑热之间的耦合规律与机制，有助于降低微/纳器件的功耗，提高其稳定性和集成度，大大推进微/纳尺度热科学的发展。

主权项

1.一种纳米磁‑电‑热多参量耦合原位探测系统，包括如下：(1)扫描探针显微镜平台、探针、探针控制单元探针控制单元：用于驱动或者控制探针进行位移和/或振动；探针：具有磁性、导电性与导热性；所述的探针包括探针臂与针尖；(2)形貌与磁性信号检测平台包括位移或振动信号采集单元，用于接收探针的位移信号或振动信号；探针自初始位置对样品表面进行横向定向扫描，扫描过程中控制探针针尖与样品表面点接触，位移或振动信号采集单元接收探针针尖的纵向位移信号或振动信号，经采集得到样品的形貌信号；然后，探针返回至初始位置并且向上抬高一定距离后按照所述的横向定向对样品表面进行扫描，扫描过程中控制探针针尖沿形貌曲线进行纵向位移或者振动，位移或振动信号采集单元接收探针针尖的纵向位移信号或振动信号，经采集分析得到样品的磁信号；(3)热信号检测平台包括热学回路与热信号采集单元；所述的热学回路由电信号施加单元激励电信号，该电信号流入探针并对探针进行加热，探针与样品进行热交换，使热学回路中的电压信号发生变化，经采集分析得到样品的热信号；(4)电信号检测平台包括电学回路与电信号采集单元；所述的电学回路由电信号施加单元激励电信号，该电信号流入探针与样品，经电信号采集单元得到样品的电信号；(5)中心控制单元用于初始化系统各单元，控制系统各单元，接收样品的形貌、磁、热、电信号，分析后得到样品的形貌、磁、热、电信号图像。