[发明专利]一种基于扫描探针显微镜的电场扰动表征方法及装置

权利要求书

1.一种基于扫描探针显微镜的电场扰动表征方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备可原位加载电场的电介质样品，通过扫描探针显微镜，获取所述电介质样品的微观形貌图，以得到电介质材料的局域结构特性；

根据所述电介质材料的局域结构特性，通过扫描探针显微镜，选取探针待测试区域；

在所述探针待测试区域，通过开尔文探针显微镜，获得所述电介质样品在各种施加电压状态下的表面电势分布信息并绘制电势分布图像；

对所述电势分布图像数据沿垂直于电极方向求导，得到电场分布图像，并对所述电场分布图像进行去噪化处理，得到去噪的电场分布图像，进而对经过所述去噪化处理的电场分布图像数据求二阶矩，得到电介质材料在所测区域内的电场扰动。

2.根据权利要求1所述的基于扫描探针显微镜的电场扰动表征方法，其特征在于，所述制备可原位加载电场的电介质样品，包括：

对所述电介质样品进行切片处理并将其按照截面朝上的方向固定在夹具中，所述电介质样品包括纯相电介质样品以及纳米复合电介质样品。

3.根据权利要求1所述的基于扫描探针显微镜的电场扰动表征方法，其特征在于，在所述探针待测试区域，通过开尔文探针显微镜，获得所述电介质样品在各种施加电压状态下的表面电势分布信息并绘制电势分布图像，包括：

利用开尔文探针显微镜，获取所述探针待测试区域无外加电场时的所述电介质样品表面电势分布信息；

利用外加电源给所述截面电介质样品两侧施加电压，所述外加电源所施加的电场垂直于两侧电极，表征所述电介质样品在有外加电场状态下的表面电势分布信息；

提取各种施加电压状态下的所述表面电势分布信息，绘制所述电势分布图像。

4.根据权利要求1所述的基于扫描探针显微镜的电场扰动表征方法，其特征在于，对所述电势分布图像数据沿垂直于电极方向求导，并对所述电场分布图像进行去噪化处理，得到去噪的电场分布图像，包括：

通过Matlab软件将电势分布图通过沿施加电场方向求导，即垂直于电极方向求导，得到电场沿垂直电极方向的分布图；

利用Matlab软件对所述电场分布图像做滤波处理并对由跳针引起的偏离平均电场过多的行做平滑处理，得到经过去噪化处理后的电场分布图像。

5.根据权利要求4所述的基于扫描探针显微镜的电场扰动表征方法，其特征在于，对获得的经过所述去噪化处理的电场分布图像数据求二阶矩，得到电介质材料在所测区域内的电场扰动，包括：

对所述探针待测试区域的电场分布图像数据求取二阶矩与平均电场，计算得到所述电场扰动数据，并绘制所述电场扰动随平均电场变化图。

6.一种基于扫描探针显微镜的电场扰动表征装置，其特征在于，所述装置包括：

制备获取模块，用于制备可原位加载电场的电介质样品，通过扫描探针显微镜，获取所述电介质样品的微观形貌图，以得到电介质材料的局域结构特性；

区域选取模块，用于根据所述电介质材料的局域结构特性，通过扫描探针显微镜，选取探针待测试区域；

信息获取模块，用于在所述探针待测试区域，通过开尔文探针显微镜，获得所述电介质样品在各种施加电压状态下的表面电势分布信息并绘制电势分布图像；

数据处理模块，用于对所述电势分布图像数据沿垂直于电极方向求导，得到电场分布图像，并对所述电场分布图像进行去噪化处理，得到去噪的电场分布图像并对获得的经过所述去噪化处理的电场分布图像数据求二阶矩，得到电场扰动值。

7.根据权利要求6所述的基于扫描探针显微镜的电场扰动表征装置，其特征在于，所述制备获取模块，具体用于：对所述电介质样品上表面进行切片处理并保留具有光滑上表面的截面样品，按照截面朝上的方向固定在夹具中。

8.根据权利要求6所述的基于扫描探针显微镜的电场扰动表征装置，其特征在于，所述区域选取模块，具体用于：设置扫描探针显微镜的扫描模式，利用其扫描所述电介质样品的截面区域，获取该截面区域的形貌图像，选取探针待测试区域。