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纳米阻抗显微镜(Nano—Impedance Microscopy,NIM)是一种新型的扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscopy,SPM),能够测量材料的纳米微区电学性质。在国外,纳米阻抗显微镜在陶瓷材料、微电子等领域得到了一定的应用;国内很少有纳米阻抗显微镜及其应用研究的报导。本文以已有的商品化SPM仪器为基础,开展了纳米阻抗技术及其应用的研究,研制出了纳米阻抗显微镜的商品化样机,在国内外率先实现了纳米阻抗技术的商品化。
本文重点研制了纳米阻抗显微镜的控制系统。该控制系统是一种国产商品化SPM扫描头的基础上完成的。通过对其性能的改进研制了一种基于数字信号处理器(DSP)的、嵌入式扫描探针显微镜控制系统;通过扩展控制系统的软硬件接口解决了阻抗测量子系统与SPM仪器控制控制子系统的同步问题。最后,利用新研制的纳米阻抗显微镜对钛酸铜钙等多晶陶瓷材料进行了初步研究,测量了其微区电流—电压曲线和阻抗谱,并尝试分析了其晶界击穿过程及其在电子传输过程中的作用。