[发明专利]使用峰值力轻敲模式来测量样本的物理特性的方法和设备

权利要求书

1.一种操作扫描探针显微镜SPM的方法，包括：

产生探针与样本之间的基本上周期性的相对运动；

检测所述探针的运动；

从所检测的探针运动恢复当所述探针与所述样本相互作用时所述探针与所述样本之间的基本上瞬时力；

确定与所恢复的基本上瞬时力相关联的感兴趣时间区间；

生成所述探针与所述样本之间的激励信号；以及

在所述探针与所述样本之间的相互作用周期内的所述感兴趣时间区间中，与所述生成步骤同步地测量所述探针的响应。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述感兴趣时间区间是接触时间（p1-p2）。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述感兴趣时间区间是以下之一：a）接近期间的接近相互作用区间（p2-p4），以及b）尖端收回期间的接近相互作用区间（p4-p5）。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述感兴趣时间区间是被选通的，并且所述激励信号是包括恒定电压和同步选通电压的组中的一个，并且与所检测的探针运动相关联的信号是包括选通的感兴趣时间区间内的电流和电阻的组中的一个。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述感兴趣时间区间是被选通的，并且其中，所述激励信号是恒定热和同步选通热中的一个，并且基于所检测的探针运动的信号是在选通的时间区间内所述探针的温度。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述感兴趣时间区间是被选通的，并且其中，所述激励信号是恒定微波和同步选通微波中的一个，并且基于所检测的运动的信号是在选通的时间区间内所述探针的阻抗。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述感兴趣时间区间是被选通的，并且其中，所述激励信号是恒定光激励和同步选通光激励中的一个，并且基于所检测的探针运动的信号是在选通的时间区间内由所述探针生成的光谱。

8.一种操作扫描探针显微镜SPM的方法，包括：

产生探针与样本之间的基本上周期性的相对运动；

检测所述探针的运动；

从所检测的探针运动恢复当所述探针与所述样本相互作用时所述探针与所述样本之间的基本上瞬时力；

确定与所恢复的基本上瞬时力相关联的感兴趣时间区间；

生成所述探针与所述样本之间的激励信号；以及

在所述探针与所述样本之间的相互作用周期内的所述感兴趣时间区间中，与所述生成步骤同步地测量所述探针的响应，以便提供对通过所述生成步骤定义的所述样本的物理特性以及所述样本的机械特性的同时测量。

9.一种操作扫描探针显微镜SPM的方法，所述方法包括：

提供探针与样本之间的相对运动；以及

在以峰值力轻敲PFT模式控制所述运动时，检测所述探针相对于所述样本的降落。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述检测步骤包括确定反馈误差信号何时小于阈值。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述确定步骤包括使用所述反馈误差信号的至少一个频率处的标准偏差和频谱幅度之一。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述检测步骤包括确定包括振荡周期内的峰值力、粘附力和峰峰值力的组中的至少一个何时小于阈值。

13.一种操作扫描探针显微镜SPM的方法，所述方法包括：

提供探针与样本之间的相对运动，并使用反馈环来控制该运动；

检测由所述反馈环生成的信号中的高频噪声；

将所述噪声与噪声容限裕度进行比较；

基于所述比较步骤自动确定增益控制信号。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，使用峰值力轻敲PFT模式来执行所述控制步骤。

15.一种操作扫描探针显微镜SPM的方法，所述方法包括：

在峰值力轻敲PFT模式下操作所述扫描探针显微镜SPM；

控制与致动器相关联的Z限制参数，所述致动器提供探针与样本之间的相对运动；以及

其中，在所述操作步骤期间自动执行所述控制步骤。