本发明专利技术涉及材料表征的技术领域，具体涉及一种获取纳米材料的红外、电学和力学的成像装置，包括原子力显微镜，原子力显微镜具有探针和样品放置区；还包括用以发射红外光源的光源发生器，红外光源照射至样品放置区；样品放置区上设有第一导电件，第一导电件与外部的供电端电连接为样品施加电压，探针通过第二导电件与样品上的电压进行导通；探针获取样品的待测区域上的电流信号和偏折信号；成像装置上的分析模块对电流信号和偏折信号进行分析，以获取样品的待测区域上的红外成像、电学成像和力学成像。采用本发明专利技术的成像装置，可以获取样品表面的多模态成像，以优化样品性能的检测步骤，提高样品性能检测的准确率。提高样品性能检测的准确率。提高样品性能检测的准确率。
【技术实现步骤摘要】
获取纳米材料的红外、电学和力学的成像装置及方法
[0001]本专利技术涉及材料表征的
，具体涉及获取纳米材料的红外、电学和力学的成像装置及方法。
技术介绍
[0002]近年来，纳米材料、太阳能电池、半导体、有机金属复合材料等领域的快速发展，影响这些材料性能的特征尺寸通常为纳米级别，如何获取这些材料的性能，成为了研究这些材料的重中之重。
[0003]在研究纳米材料的微观性能时，需获取材料的力学性质、红外性质和电学性质。目前，想要完成对材料同一区域的3种性能的检测，需要对样品进行标记，再对样品进行分步检测。这会导致样品性能检测过程繁琐，并且样品表面的性质在检测过程中，可能已经发生了变化，导致检测结果不准确。
技术实现思路
[0004]为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供获取纳米材料的红外、电学和力学的成像装置，在原子力显微镜的峰值力轻敲模式的工作下，对样品施加红外辐射和电压，可同时获取在同一时间内样品在同一位置上的所具有的力学成像、电学成像和红外成像，优化样品性能的检测步骤，提高样品性能检测的准确率。
[0005]本专利技术的另一目的还在于提供一种获取纳米材料的红外、电学和力学的成像方法。
[0006]本专利技术一实施例提供一种获取纳米材料的红外、电学和力学的成像装置，包括原子力显微镜，原子力显微镜具有探针和样品放置区，还包括：
[0007]光源发生器，用以发射红外光源并照射至样品放置区；
[0008]第一导电件，设于样品放置区并与外部的供电端电连接，第一导电件为样品放置区上的样品施加电压；
[0009]第二导电件，设于探针上，探针通过第二导电件与样品上的电压进行导通；
[0010]探针获取样品的待测区域上的电流信号和偏折信号；
[0011]成像装置上设有分析模块，分析模块用于分析电流信号和偏折信号，以获取样品的待测区域上的红外成像、电学成像和力学成像。
[0012]在一些实施例中，分析模块包括电学传感器和红外解调器，电学传感器与探针电连接以获取电流信号，电学传感器分析电流信号获取样品的电学成像；
[0013]红外解调器与原子力显微镜的控制器连接以获取偏折信号，红外解调器分析偏折信号获取样品的电学成像和力学成像。
[0014]在一些实施例中，样品放置区上设有通孔，通孔位于所述探针的下方，通孔内设有红外窗片，红外窗片的上表面设于通孔的外部，红外窗片的上表面用于放置样品；
[0015]红外光源从通孔的下方照射至红外窗片，红外光源穿透红外窗片并聚焦于位于红
外窗片上的样品的表面。
[0016]在一些实施例中，第一导电件为第一金属涂层，第一金属涂层设于红外窗片的上表面，红外窗片通过第一金属涂层与外部的供电端电连接；
[0017]第二导电件为第二金属涂层，第二金属涂层设于探针的表面，探针通过第二金属涂层获取样品的待测区域上的电流信号。
[0018]在一些实施例中，第一金属涂层和第二金属涂层均为薄膜金属涂层。
[0019]在一些实施例中，通孔的正下方设有两个聚焦镜，两个聚焦镜对称设置，红外光源通过两个聚焦镜汇聚于红外窗片。
[0020]在一些实施例中，光源发生器还包括用于发射可见光，可见光与红外光源并束。
[0021]在一些实施例中，还包括位移台，样品放置区设于位移台上，位移台改变探针对样品的检测区域以及改变红外光源在样品上的照射位置。
[0022]为达成本专利技术的另一目的，本专利技术一实施例提供一种获取纳米材料的红外、电学和力学的成像方法，采用本专利技术的成像装置对样品进行检测，还包括以下步骤：
[0023]将红外光源照射至样品的待测区域上；
[0024]为样品施加电压，原子力显微镜上的探针与样品的待测区域进行电压导通；
[0025]用原子力显微镜的峰值力轻敲模式控制探针对样品的待测区域进行检测；
[0026]探针获取样品的待测区域上的偏折信号以及同步获取样品的待测区域上的电流信号；
[0027]分析偏折信号和电流信号，获取样品的待测区域上的红外成像、电学成像和力学成像。
[0028]在一些实施例中，红外脉冲的频率的大小等于探针对样品的待测区域进行检测时所具有的频率的大小。
[0029]本专利技术的有益效果：
[0030]采用本专利技术的技术方案，将样品放置在原子力显微镜的样品放置区上，对样品施加电压和红外光源，用原子力显微镜的峰值力轻敲模式控制探针对样品的待测区域进行检测，由原子力显微镜上的探针同步获取样品待测区域上的电流信号和获取由红外脉冲引起的探针与样品的待测区域之间相互作用而产生的偏折信号，用分析模块对电流信号和偏折信号进行分析。本专利技术的技术方案，可以获取样品表面的多模态成像，即可同时获取在同一时间内样品在同一位置上的所具有的力学成像、电学成像和红外成像，优化样品性能的检测步骤，提高样品性能检测的准确率。
附图说明
[0031]图1为本专利技术获取纳米材料的红外、电学和力学的成像的装置的结构示意图；
[0032]图2为图1中A处的放大图；
[0033]图3为本专利技术的成像装置上的探针获取电流信号和偏折信号的原理图；
[0034]图4为采用本专利技术的技术方案从钙钛矿样品表面获取的多模式成像图；
[0035]图5为采用本专利技术的技术方案从钙钛矿样品表面获取的电流
‑
电压图和红外光谱；
[0036]标号说明：
[0037]1、原子力显微镜；2、探针；3、样品放置区；4、光源发生器；5、第一导电件；6、通孔；
7、红外窗片；8、聚焦镜；9、电学传感器；10、位移台；11、样品；12、第二导电件；13、红外解调器。
具体实施方式
[0038]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0040]本技术方案的专利技术构思是：在原子力显微镜的峰值力轻敲模式的工作下，对样品施加电压和照射红外光源，由探针同步获取样品在同一区域上的偏折信号和电流信号，并对偏折信号和电流信号进行分析，同时获取样品的被测区域在同一时间内的力学成像、电学成像和红外成像。
[0041]参照图1和图2，本专利技术一实施例提供一种获取纳米材料的红外、电学和力学的成像装置，包括原子力显微镜1，原子力显微镜1具有探针2和样品放置区3。本技术方案的成像装置还包括光源本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种获取纳米材料的红外、电学和力学的成像装置，包括原子力显微镜，所述原子力显微镜具有探针和样品放置区，其特征在于：还包括：光源发生器，用以发射红外光源并照射至所述样品放置区；第一导电件，设于所述样品放置区并与外部的供电端电连接，所述第一导电件为所述样品放置区上的样品施加电压；第二导电件，设于所述探针上，所述探针通过所述第二导电件与所述样品上的电压进行导通；所述探针获取所述样品的待测区域上的电流信号和偏折信号；所述成像装置上设有分析模块，所述分析模块用于分析所述电流信号和所述偏折信号，以获取所述样品的待测区域上的红外成像、电学成像和力学成像。2.根据权利要求1所述的获取纳米材料的红外、电学和力学的成像装置，其特征在于：所述分析模块包括电学传感器和红外解调器，所述电学传感器与所述探针电连接以获取所述电流信号，所述电学传感器分析所述电流信号获取所述样品的电学成像；所述红外解调器与所述原子力显微镜的控制器连接以获取所述偏折信号，所述红外解调器分析所述偏折信号获取所述样品的红外成像和力学成像。3.根据权利要求1所述的获取纳米材料的红外、电学和力学的成像装置，其特征在于：所述样品放置区上设有通孔，所述通孔位于所述探针的下方，所述通孔内设有红外窗片，所述红外窗片的上表面设于所述通孔的外部，所述红外窗片的上表面用于放置所述样品；所述红外光源从所述通孔的下方照射至所述红外窗片，所述红外光源穿透所述红外窗片并聚焦于位于所述红外窗片上的所述样品的表面。4.根据权利要求3所述的获取纳米材料的红外、电学和力学的成像装置，其特征在于：所述第一导电件为第一金属涂层，所述第一金属涂层设于所述红外窗片的上表面，所述红外窗片通过所述第一金属涂层与外部的供电端电连接；所述第二导电件...
【专利技术属性】
技术研发人员：王海龙，李旭成，易骏，田中群，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：
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