[發(fā)明專利]一種基于原子力顯微鏡的納米熱電多參量原位定量表征裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210205677.X
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102692427A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾華榮;陳立東;趙坤宇;惠森興;殷慶瑞;李國榮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 郭蔚

1.一種基于原子力顯微鏡的納米熱電能源材料多參量原位定量表征裝置，用于檢測一被測納米熱電材料樣品的微區(qū)熱導(dǎo)系數(shù)和塞貝克系數(shù)等熱電物性參量，其特征在于，包括：

一納米熱電多參量的原子力顯微鏡原位激勵平臺，用于提供納米熱電多參量激發(fā)所需的基本硬件平臺，并實現(xiàn)原位同時激發(fā)納米熱電材料微區(qū)三倍頻熱導(dǎo)信號和微區(qū)穩(wěn)態(tài)塞貝克直流電壓信號；

一納米熱電多參量原位檢測平臺，用于實現(xiàn)納米熱電材料微區(qū)熱導(dǎo)和塞貝克電壓的原位實時檢測及數(shù)據(jù)處理，實時顯示微區(qū)熱導(dǎo)系數(shù)和塞貝克系數(shù)的定量表征結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于原子力顯微鏡的納米熱電能源材料多參量原位定量表征裝置，其特征在于，所述納米熱電多參量的原子力顯微鏡原位激勵平臺進一步包括：

一原子力顯微鏡平臺，一熱電檢測探針，一熱電參考探針，兩個可調(diào)電阻網(wǎng)絡(luò)，一信號發(fā)生器，一熱電材料，一陶瓷絕緣層，一磁性底座，一信號傳輸端，一微區(qū)熱導(dǎo)信號輸出端口，一微區(qū)塞貝克電壓信號輸出端口，所述被測熱電材料樣品通過下墊所述陶瓷絕緣層置于所述磁性底座上，所述熱電檢測探針、熱電參考探針、兩個可調(diào)電阻網(wǎng)絡(luò)和信號發(fā)生器組成一惠斯通電橋，所述熱電檢測探針置于所述被測熱電材料樣品上并接觸，以檢測所述被測熱電材料樣品激勵點的電壓；所述微區(qū)塞貝克電壓信號輸出端口的第一端通過所述信號傳輸端接收所述被測熱電材料樣品另一區(qū)域的電壓信號，所述微區(qū)塞貝克電壓信號輸出端口的第二端與所述惠斯通電橋接地端相連；所述微區(qū)熱導(dǎo)信號輸出端口的第一端連接所述熱電檢測探針與所述惠斯通電橋相連端，其第二端連接所述熱電參考探針與所述惠斯通電橋相連端。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于原子力顯微鏡的納米熱電能源材料多參量原位定量表征裝置，其特征在于，

所述原子力顯微鏡平臺的工作模式為接觸模式。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于原子力顯微鏡的納米熱電能源材料多參量原位定量表征裝置，其特征在于，

所述熱電檢測探針為一具熱敏電阻特性的探針，同時具有微區(qū)激勵源、信號傳感器及檢測源的功能；所述熱電檢測探針的工作模式為AFM接觸模式，其作為反饋參量的微懸臂形變量為0.1-5nm，與所述被測熱電材料樣品互作用接觸面積的直徑為30-100nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于原子力顯微鏡的納米熱電能源材料多參量原位定量表征裝置，其特征在于，

所述熱電探針的工作頻率范圍為100Hz-10kHz，工作電流范圍為1mA-100mA。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于原子力顯微鏡的納米熱電能源材料多參量原位定量表征裝置，其特征在于，

所述惠斯通電橋中的所述熱電檢測探針與所述熱電參考探針采用差動輸入方式相連構(gòu)成雙探針結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于原子力顯微鏡的納米熱電能源材料多參量原位定量表征裝置，其特征在于，

所述熱電回路其調(diào)整方式包括熱電探針最佳工作電流調(diào)整、熱電回路基波信號抑制調(diào)整、諧波信號靈敏度增大調(diào)整三種模式。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于原子力顯微鏡的納米熱電能源材料多參量原位定量表征裝置，其特征在于，

所述納米熱電多參量原位檢測平臺包括一前端回路處理模塊，一高靈敏度鎖相放大器，一高精度數(shù)字電壓計，一數(shù)據(jù)處理和顯示系統(tǒng)，用于實現(xiàn)微弱三倍頻熱導(dǎo)信號和塞貝克電壓信號的原位實時檢測、處理和顯示微區(qū)熱導(dǎo)系數(shù)和塞貝克系數(shù)等熱電多參量物理參數(shù)的原位表征結(jié)果。