频率调制开尔文力显微测试系统的开发和应用研究

发布时间：2022-07-02 15:21

　　扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope,SPM）发展到今日已经广泛应用在科学研究的各个领域。根据扫描过程中提取信号的不同,扫描探针显微术衍生出许多分支,可以满足不同测试分析的需要。在SPM家族中用于材料表面电势测量的测试系统称为开尔文探针力显微镜（Kevin Probe Force Microscope,KPFM）,它对于测量导体、半导体的功函数方面具有不可替代的作用。二维异质结材料因其优异的光电特性受到广泛的关注,使用KPFM测量两种半材料之间的功函数差值是深入探讨其工作机理的一种理想途径。本课题对SPM的软件设计和KPFM做了初步探索,主要工作包括:1.研究了KPFM的工作原理,对比了调频（FM）和调幅（AM）两种模式下KPFM的不同,提出了在商用原子力显微镜（Atomic Force Microscope,AFM）系统上组合锁相放大器模块搭建FM-KPFM系统的方法,自行设计并搭建出了一套sKPFM（self-developed KPFM）。2.采用sKPFM系统测试了石墨烯样品,通过给样品施加外部电压模拟了不同功函数的材料,对测试系统的基本功能进行了... 

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 开尔文探针力显微镜的研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 AFM系统的设计
    2.1 AFM硬件系统总体设计
    2.2 AFM软件系统设计
        2.2.1 软件系统的总体框架
        2.2.2 自动聚焦
        2.2.3 模板匹配
        2.2.4 位置微调
        2.2.5 扫描通讯
    2.3 本章小结
第3章 FM-KPFM的原理与搭建
    3.1 KPFM的分类与原理
        3.1.1 基本原理
        3.1.2 电场力和电场力梯度
        3.1.3 AM-KPFM
        3.1.4 FM-KPFM
        3.1.5 AM-KPFM与FM-KPFM的比较
    3.2 FM-KPFM系统的搭建
        3.2.1 锁相放大器原理介绍
        3.2.2 KPFM的反馈原理
        3.2.3 组建FM-KPFM系统
    3.3 本章小结
第4章 二维异质结的测试
    4.1 系统加电模拟不同样品测试
    4.2 系统重复性分析
    4.3 二维异质结的制备
    4.4 AM和FM模式的比较
    4.5 原始二维异质结的FM-KPFM分析
        4.5.1 ReS_2-BP异质结电势差测试
        4.5.2 ReS_2-MoTe_2异质结电势差测试
        4.5.3 BP-MoSe_2异质结电势差测试
    4.6 氯离子处理后二维异质结的KPFM分析
    4.7 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3654603