[发明专利]一种具有磁-电信号探测功能的扫描探针显微镜的探测方法

权利要求书

1.一种具有磁-电信号探测功能的扫描探针显微镜的探测方法，其特征是：所述的扫描探针显微镜包括：

选用兼具磁性与导电性的探针；

用于驱动探针进行位移和振动的探针控制单元；

用于接收探针的位移和振动信号的探针信号采集单元；

用于激励样品压电性质的压电电学控制单元；和

用于激励和采集样品导电性质的导电电学控制单元；

将样品固定于扫描探针显微镜平台，探测方法如下：

(1)探针自初始位置对样品表面进行定向扫描，扫描过程中采用接触模式，即，控制探针针尖与样品表面点接触

在该扫描过程中，在某一扫描点的探测过程为如下A过程：

探针信号采集单元接收探针悬臂的位移信号，经采集分析得到样品在该扫描点的形貌信号；同时，

当样品具有导电性时，导电电学控制单元产生激励电信号，该电信号流入探针与样品，构成电学回路，经电信号采集单元得到样品的导电信号；

当样品具有压电性时，压电电学控制单元产生频率为f的交流电信号传递至样品，由于逆压电效应样品产生频率为f的振动并传递至探针，探针信号采集单元接收探针频率为f的振动信号，经分析得到样品在该扫描点的压电信号；

然后，沿着定向扫描方向进入下一扫描点，重复上述A过程，直至扫描结束；

(2)当步骤(1)中所述的定向扫描结束，探针返回至所述的初始位置，采用非接触模式，即，探针向上抬高一定距离，按照所述的扫描方向对样品表面进行扫描

控制探针针尖沿步骤(1)得到的形貌轮廓进行振动扫描；

在某一扫描点的探测过程为如下B过程：

探针信号采集单元接收探针的振动信号，经采集分析得到样品的磁信号图像。

2.如权利要求1所述的探测方法，其特征是：探针控制单元包括扫描器、振荡致动器；扫描器与探针固定连接，用于带动探针产生与样品之间的相对位移；振荡致动器用于驱动探针进行纵向振动。

3.如权利要求1所述的探测方法，其特征是：探针信号采集单元包括光源、光杠杆系统、光电检测器和信号处理器；工作状态时，光源照射探针臂，反射信号通过光电检测器收集，然后经过信号处理器处理。

4.如权利要求3所述的探测方法，其特征是：探针控制单元包括扫描器、振荡致动器；扫描器与探针固定连接，用于带动探针产生与样品之间的相对位移；振荡致动器用于驱动探针进行纵向振动；

所述的信号处理器与控制器相连，所述控制器包括比较器、PI增益控制与高压放大器；信号经信号处理器、控制器后反馈至振荡致动器，构成闭环的控制系统。

5.如权利要求3所述的探测方法，其特征是：所述的信号处理器与控制器相连，所述控制器包括比较器、PI增益控制与高压放大器；所述的控制器与压电电学控制单元相连；所述的控制器与导电电学控制单元相连。

6.如权利要求1所述的探测方法，其特征是：所述压电电学控制单元包括交流电压源和直流电压源。

7.如权利要求1、2或6所述的探测方法，其特征是：所述的扫描探针显微镜还包括开尔文控制单元；开尔文控制单元包括交流电压施加单元和开尔文控制器；

在所述步骤(2)中，在非接触式扫描过程中，在探针控制单元作用下探针以频率为ν振动；开尔文控制单元在探针与样品之间施加交流电压V_ω，在静电力作用下探针产生频率为ω的振动，同时，开尔文控制器反馈一个直流电压V_dc施加在探针与样品之间；探针信号采集单元接收探针的频率为ω的振动信号，在开尔文控制器的作用下，调节直流电压V_dc，使探针的频率为ω的振动振幅为零，采集探针的频率为ν的振动并分析，得到样品的磁信号。