【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及扫描探针显微镜，具体地讲，涉及一种用于光电压扫描探针显微镜的探针结构、光电压扫描探针显微镜。
技术介绍
1、扫描探针电子显微镜可以在超高空间分辨下实现对材料形貌、电学、力学、磁学、热学等物理性质的测量，在获取材料微观尺度的物理学参数方面发挥着重要的作用。
2、开尔文探针显微镜(kelvin probe force microscopy,kpfm)是一种基于原子力显微镜技术的电学测量技术，它可以测量样品表面与针尖之间的接触电势差，以分析材料表面的电荷密度、电场分布等特性，在材料科学、电子器件制备、纳米电子学等领域具有广泛应用。
3、开尔文探针显微镜的工作原理是通过在针尖或样品上施加外部偏压，探针与样品通过电学导通使二者之间形成电容。在探针做简谐振动的过程中，可以通过找到接触电势差项对应频率下的振幅等于零时对应的补偿电压，从而计算出针尖和样品材料之间功函数的差值。如果样品表面存在电荷分布，就会形成异于原始材料与针尖的电势差。通过测量比较不同区域处的电学响应，可以得到样品表面电势及电荷分布等信息。
4、若是在针尖扫描区域引入一定波长的光，使得样品中载流子被激发，探针扫描获得不同区域的电势可研究载流子的产生及复合等动力学过程，此类型的显微镜即光辅助开尔文扫描探针显微镜，可应用于太阳能电池、有机光电转换器件等领域的研究中，实现对载流子输运和缺陷分布等特定物理参数的测量。
5、图1是传统的光电多功能探针系统示意图，参阅图1，在传统的光电多功能探针系统中包含光学透镜单元1、四象限探
技术实现思路
1、鉴于现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种用于光电压扫描探针显微镜的探针结构、光电压扫描探针显微镜，以解决现有的扫描探针电子显微镜无法实现超高时空分辨率下光电性质的测量问题。
2、为了解决以上问题，本专利技术首先提供了一种光电压扫描探针显微镜的探针结构，所述探针结构包括：悬臂，包括主臂部、位于所述主臂部一端的探针部以及位于所述主臂部另一端的用于连接的连接部；扫描探针，设置于所述探针部上；光照部，设置于所述主臂部上且相对于所述连接部更靠近所述探针部，所述扫描探针和所述光照部位于所述悬臂的同一侧，所述光照部用于当所述扫描探针在扫描区域对样品进行操作时出射光线至所述扫描区域。
3、进一步地，所述光照部包括：支撑体，其由所述主臂部凸起形成；微米级半导体发光单元阵列，设置于所述支撑体的面向所述扫描探针的表面上。
4、进一步地，所述支撑体呈三棱柱状，且所述支撑体的截面形状呈等腰三角形，所述微米级半导体发光单元阵列的截面形状呈方形。
5、进一步地，所述扫描探针呈圆锥体状，且所述扫描探针的截面形状呈等腰三角形。
6、进一步地，所述支撑体的高度小于所述扫描探针的高度。
7、进一步地，所述探针结构满足以下i-iv项式子：
8、i：δ>-(lpcosα+hmsinα)tanγ-lpsinα+hmcosα。
9、ii：2wmsinα＜dp＜2htanα。
10、iii：
11、①＝[-δcosβ+hm cos(α+β)+hcosβcot(α+β+θ)
12、-wm cos(α+β)cot(α+β+θ)+hsinβ+δcot(α+β+θ)sinβ
13、-wm sin(α+β)-hm cot(α+β+θ)sin(α+β)-hcosβtanγ
14、+h cot(α+β+θ)sinβtanγ]/[cos(α+β)cot(α+β+θ)+sin(α+β)]②＝[-δcosβ+hmcos(α+β)+hcosβ cot(α+β-θ)+hsinβ+δcot(α+β-θ)sinβ-hm cot(α+β-θ)sin(α+β)-hcosβtanγ
15、+h cot(α+β-θ)sinβtanγ]/[cos(α+β)cot(α+β-θ)+sin(α+β)]
16、①＜lp＜②。
17、iv：hcosβ+(htanγ+δ)sinβ-lpcos(α+β)-hm sin(α+β)-wm cos(α+β)>0。
18、其中，在上述所述i-iv项式子中，参数hm表示微米级半导体发光单元阵列的高度，wm表示微米级半导体发光单元阵列的宽度，θ表示出射光的发散角，γ表示扫描探针针尖半锥角，h表示扫描探针针尖高度，β表示扫描时扫描探针与样品表面的倾角，dm表示支撑体的宽度，α表示支撑体的半锥角，δ表示支撑体与扫描探针之间的距离，lp表示微米级半导体发光单元阵列到悬臂的距离。
19、进一步地，所述悬臂、所述扫描探针以及所述支撑体上覆盖有导电层，所述微发光二极管与所述导电层电绝缘。
20、进一步地，所述悬臂形成所述支撑体的一侧上的导电层上顺序覆盖有第一绝缘层、第一电极层、第二绝缘层以及第二电极层，所述支撑体的面向所述扫描探针的表面上的部分第一电极层、部分第二绝缘层以及部分第二电极层被去除以暴露出第一绝缘层，所述微米级半导体发光单元阵列连接在被暴露出的第一绝缘层上，并且所述微米级半导体发光单元阵列的正极与所述第一电极层电连接，所述微米级半导体发光单元阵列的负极与所述第二电极层电连接。
21、进一步地，所述悬臂、所述扫描探针以及所述支撑体由硅一体制成。
22、本专利技术还提供了一种光电压扫描探针显微镜，所述光电压扫描探针显微镜包括上述所述的探针结构。
23、本专利技术提供的一种用于光电压扫描探针显微镜的探针结构，所述探针结构包括所述悬臂和设置在所述悬臂上的所述扫描探针和所述光照部，使所述扫描探针在扫描区域对样品进行操作时，所述光照部能够出射光线至所述扫描区域。即，所述扫描探针的扫描区域也是所述光照部的出射光区域，如此，可使所述扫描探针在出射光区域进行快速的扫描，能够获取准确的光电势vdc，从而准确捕捉载流子的产生与扩散梯度的瞬时响应，实现超高时空分辨率下光电性质的测量。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于光电压扫描探针显微镜的探针结构，其特征在于，所述探针结构包括：
2.根据权利要求1所述的探针结构，其特征在于，所述光照部包括：
3.根据权利要求2所述的探针结构，其特征在于，所述支撑体呈三棱柱状，且所述支撑体的截面形状呈等腰三角形，所述微米级半导体发光单元阵列的截面形状呈方形。
4.根据权利要求3所述的探针结构，其特征在于，所述扫描探针呈圆锥体状，且所述扫描探针的截面形状呈等腰三角形。
5.根据权利要求4所述的探针结构，其特征在于，所述支撑体的高度小于所述扫描探针的高度。
6.根据权利要求4或5所述的探针结构，其特征在于，所述探针结构满足以下Ⅰ-Ⅳ项式子：
7.根据权利要求2～5任一项所述的探针结构，其特征在于，所述悬臂、所述扫描探针以及所述支撑体上覆盖有导电层，所述微米级半导体发光单元阵列与所述导电层电绝缘。
8.根据权利要求7所述的探针结构，其特征在于，所述悬臂形成所述支撑体的一侧上的导电层上顺序覆盖有第一绝缘层、第一电极层、第二绝缘层以及第二电极层，所述支撑体的面向所述扫描探针的
9.根据权利要求2～5任一项所述的探针结构，其特征在于，所述悬臂、所述扫描探针以及所述支撑体由硅一体制成。
10.一种光电压扫描探针显微镜，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的探针结构。
...【技术特征摘要】
1.一种用于光电压扫描探针显微镜的探针结构，其特征在于，所述探针结构包括：
2.根据权利要求1所述的探针结构，其特征在于，所述光照部包括：
3.根据权利要求2所述的探针结构，其特征在于，所述支撑体呈三棱柱状，且所述支撑体的截面形状呈等腰三角形，所述微米级半导体发光单元阵列的截面形状呈方形。
4.根据权利要求3所述的探针结构，其特征在于，所述扫描探针呈圆锥体状，且所述扫描探针的截面形状呈等腰三角形。
5.根据权利要求4所述的探针结构，其特征在于，所述支撑体的高度小于所述扫描探针的高度。
6.根据权利要求4或5所述的探针结构，其特征在于，所述探针结构满足以下ⅰ-ⅳ项式子：
7.根据权利要求2～5任一项所述的探针结构，其特征在于，所述悬臂、所述扫描探针以及所述支...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈科蓓，宋文涛，李春晓，李凯，韩厦，徐科，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。