[发明专利]基于碳纳米管探针的超高真空快速扫描探针显微方法

权利要求书

1.一种基于碳纳米管探针的超高真空快速扫描探针显微方法，采用超高真空扫描隧道显微镜设备，包括下列步骤：

（1）将碳纳米管固定于扫描隧道显微镜的探针端部，保证碳纳米管与扫描隧道显微镜探针同轴或轴线平行，这里称固定了碳纳米管的探针为碳纳米管探针；

（2）标定碳纳米管探针在Z向的场发射电流灵敏度曲线族i＝f(h,u)，其中，h为碳纳米管探针针尖与待测样品间距，u为碳纳米管探针与待测样品间所加直流电压，i为碳纳米管探针与待测样品间的场发射电流；

（3）将碳纳米管探针固定到探针夹持器中，将待测样品置于样品台，随后将超高真空扫描探针显微镜调整到扫描要求的真空状态；

（4）根据已有信息，分析待测样品表面起伏的最大高度差，记为H；

（5）根据场发射电流灵敏度曲线族i＝f(h,u)和待测样品表面的平整度选取向碳纳米管探针加载的直流电压u₀，若已知待测样品表面较平整，选择较小的场发射电流；

（6）在恒流模式下，设置扫描范围为0，执行扫描隧道显微镜进针操作，此时碳纳米管探针进入隧道状态；

（7）使Z向压电陶瓷扫描器保持不动；

（8）将Z向压电陶瓷扫描器调整至远离待测样品表面方向，调整距离为h₀=aH，安全系数a的取值范围为：1.5≤a≤3；

（9）将探针和待测样品间电压设置为u₀，使碳纳米管探针和待测样品间产生稳定的场发射电流i；

（10）设置扫描范围、扫描速度、采样点参数，逐点记录碳纳米管探针的场发射电流i，在此恒高模式下对待测样品进行快速成像扫描。

2.根据权利要求1所述的基于碳纳米管探针的超高真空快速扫描探针显微方法，其特征在于，步骤（2）场发射电流灵敏度曲线族i＝f(h,u)的获得方法为：依次选取直流电压u_i=u₁,u₂,u₃...,u_n，由碳纳米管探针进入隧道状态开始，改变间距h，得到场发射电流曲线i_i＝f(h,u_i)。