[实用新型]一种射频探针原子力显微镜系统

权利要求书

1.一种射频探针原子力显微镜系统，包括射频探针、射频谐振电路、射频读出电路、石英音叉探测器、音叉调控电路、XYZ三维样品台、原子力显微镜控制器、及射频信号发生器、前置放大器和万用表；其中，所述的射频探针作为一种原子力显微镜探针用于扫描样品表面；所述的射频谐振电路用于与射频探针上的微带线集成形成LC射频谐振电路；所述的射频读出电路包括功率分配器、衰减器、低噪声放大器、混频器和低通滤波器，负责射频输入信号的分配、衰减、射频信号的混频、滤波和放大检测，用于驱动射频探针、检测并高速读出扫描时的射频谐振信号；所述的XYZ三维样品台，用于放置并移动样品，实现三维形貌扫描成像；所述的原子力显微镜控制器包括信号处理单元和扫描控制器，结合所述的石英音叉探测器、音叉调控电路及XYZ三维样品台用于控制原子力显微针尖和样品间距，并实现信号的转换及传输，最终实现样品表面形貌的成像和显示；

其特征在于：将射频探针的针尖组装在石英音叉探测器的侧臂上，音叉的两个电极接入到音叉调控电路，然后连接至原子力显微镜控制器上；将射频探针躯干上的射频传输线与射频谐振电路连接形成LC射频谐振电路；将LC射频谐振电路接入到射频读出电路中，射频读出电路与原子力显微镜控制器连接；利用集成后的射频探针对XYZ三维样品台上的被测样品进行形貌扫描，将LC射频谐振电路的谐振频率信号反馈至原子力显微镜控制器中，实现样品表面形貌的成像和显示。

2.根据权利要求1所述的一种射频探针原子力显微镜系统，射频探针的躯干上集成有射频传输线。

3.根据权利要求1所述的一种射频探针原子力显微镜系统，射频探针的针尖是悬臂梁式或非悬臂梁式的硅探针、纤维探针、Si₃N₄探针。

4.根据权利要求1所述的一种射频探针原子力显微镜系统，其特征在于射频谐振电路上集成有射频电感，与射频探针上的射频传输线连接后形成透射式或反射式LC射频谐振电路，提供射频信号的输入及输出。

5.根据权利要求1所述的一种射频探针原子力显微镜系统，射频探针的针尖集成至原子力显微镜系统的工序为：在音叉臂上涂上胶水，将探针与粘有胶水的音叉组装在一起，然后将与音叉集成后的探针躯干上的射频传输线通过引线，与射频谐振电路上的射频电感连接，形成射频原子力探针的复合体。

6.根据权利要求1所述的一种射频探针原子力显微镜系统，与音叉集成的射频探针，其针尖方向和音叉电极表面方向垂直或平行，使石英音叉探测器处于轻敲或剪切力模式。

7.根据权利要求1所述的一种射频探针原子力显微镜系统，利用音叉控制探针针尖与样品表面的间距，所处的扫描模式为非接触模式。

8.根据权利要求1所述的一种射频探针原子力显微镜系统，其针尖接触样品表面，通过音叉形变进行信号的反馈；或者在非接触模式下，利用射频信号进行反馈。