一种基于孔径型导电探针的超局域化光电流扫描成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于孔径型导电探针的超局域化光电流扫描成像系统，该系统将激光束通过空间光路耦合进导电探针的锥形孔内，照射到样品上，利用导电探针、与样品连接的外电极形成的导电通路，以接触模式进行扫描成像，获得样品的形貌和超局域化光电流分布等信息。在导电探针的锥形孔尖端利用具有表面等离激元效应的金属通孔结构提高光透光率并增强光场强度、利用金属突起结构提高成像的空间分辨率。本方案利用孔径型导电探针得到超小的入射光光斑，能够进行超局域化、高精细的光电流分布特性检测。该系统克服了普通导电探针测试时光斑尺寸大、均一性低，以及衬底要求透明的缺陷，也克服了鼻型导电探针测试时定位困难的缺点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学成像领域，特别是涉及一种基于孔径型导电探针的超局域化光电流扫描成像系统。
技术介绍
自从2004年英国科学家制备出由单层碳原子以蜂窝状排列的二维材料石墨烯、并因此项研究成果于2009年获得诺贝尔奖以来，人们揭开了对二维材料的研究和应用开发热潮。过渡金属化合物是类似石墨烯的二维材料，由于具有良好的光学、电学、机械和化学等性能，成为目前研究的一大热点。对二维材料光电特性的研究揭示了其在光伏器件、光电探测器、传感器等领域的潜在应用价值，而采用导电探针的扫描成像技术是一种有效的表征半导体材料光电效应的研究手段，可以在微观上观察半导体材料表面形貌、光生载流子的强弱和分布情况。虽然通过物镜照明下的光电流扫描成像可以表征二维材料的光电特性，但是，所得到的是大尺寸面积内平均效应的结果，难以获得微区域内、纳米尺度上的光电特性，这对材料的优化与器件的研发是一大障碍。对二维材料进行超局域化的光电流扫描成像，可以获得材料的精细结构特征。目前，主要采用基于物镜照明的方法进行光电流扫描成像，具体有以下两种测试方案：(1)激光由物镜从样品背面照明样品，并聚焦在样品表面，采用普通的导电探针逐点、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于孔径型导电探针的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，该扫描成像系统包括：光源单元，用于提供符合样品扫描光功率要求的激发光源；扫描单元，基于原子力原理和光杠杆原理，利用孔径型导电探针对样品进行接触模式扫描，并获得样品表面的电数据信号和孔径型导电探针的位置偏移量数据信号；成像单元，用于对样品表面的数据进行处理，获得样品的图像和光学特性。

【技术特征摘要】
1.一种基于孔径型导电探针的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，该扫描成像系统包括：光源单元，用于提供符合样品扫描光功率要求的激发光源；扫描单元，基于原子力原理和光杠杆原理，利用孔径型导电探针对样品进行接触模式扫描，并获得样品表面的电数据信号和孔径型导电探针的位置偏移量数据信号；成像单元，用于对样品表面的数据进行处理，获得样品的图像和光学特性。2.根据权利要求1所述的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，所述光源单元包括：用于产生第一激光束的第一激光器和沿光路入射方向依次设置的光衰减片和第一透反射镜；所述第一激光束经光衰减片和第一透反射镜并聚焦，产生用于激发样品产生电信号的激发光源，并入射至孔径型导电探针的孔径处。3.根据权利要求1所述的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，所述扫描单元包括：孔径型导电探针，基于孔径型导电探针与样品之间的原子斥力，产生与样品表面原子力相对应的孔径型导电探针的变形和摆动；检测模块，基于光杠杆原理，接收经由孔径型导电探针反射的反射光信号，并对该光信号进行光电转换，获得孔径型导电探针的位置偏移量信号。4.根据权利要求3所述的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，所述孔径型导电探针包括：探针基座、针尖和用于将针尖固定在探针基座上的悬臂梁；所述探针基座的与针尖同侧的表面涂覆有Cr/Au金属层。5.根据权利要求3所述的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，所述检测模块包括：用于产生第二激光束的第二激光器和四象限光电探测器；所述第二激光束经聚焦照射在所述孔径型导...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敬，孟祥敏，夏静，方金云，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11