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申请/专利权人：华东师范大学

摘要：本发明公开了一种超快原子力显微镜系统，其特征在于采用带有扩展接口的原子力显微镜与高速电流放大器、高速数据采集处理模块和皮秒激光器组成的测试系统，实现对半导体纳米颗粒或电子器件中的载流子动力学进行超快原位测量，所述带有扩展接口的原子力显微镜包括：激光二极管、光斑位置灵敏探测器、低通滤波器、扫描反馈数据采集电子学模块、扫描器、高压放大器、原子力针尖、锁相放大器和电脑。本发明与现有技术相比具有把扫描速度提高到能够看到这些微区中的动态物理特性，实现同时具有纳秒空间分辨率和纳秒时间分辨率的超快原子力显微镜，满足时间分辨数据和空间位置的对应关系，克服了原子力显微镜中的时间响应太慢的缺点。

主权项：1.一种超快原位测量方法，其特征在于，采用带有扩展接口的原子力显微镜与高速电流放大器、高速数据采集处理模块和皮秒激光器组成的测试系统，实现在位纳米空间中微纳秒响应时间的载流子动力学和器件电子时间响应的超快原位测量，所述带有扩展接口的原子力显微镜包括：激光二极管、光斑位置灵敏探测器、低通滤波器、扫描反馈数据采集电子学模块、扫描器、高压放大器、原子力针尖、锁相放大器和电脑；所述超快原位测量，包括如下步骤：1）皮秒激光器将光束聚焦于导电原子力针尖下的测试器件上，激发待测试器件中的导电载流子；2）将高速数据采集处理模块设定为铁电模式，即只产生交流信号电压信号施加于原子力导电针尖，原子力显微镜将原子力针到达待测试器件的表面后扫描器开始扫描，利用导电的原子力针尖测量器件的瞬时导电率的变化，在器件中寻找不同的铁电畴壁，找到畴壁后将图像存盘，然后打开激光束，在不同畴壁处保持原点扫描；3）将高速数据采集处理模块的工作模式设定为曲线采集模式，测量扫描点的时间分辨的电流-时间曲线，对比不同位置的曲线，观察不同位置的光生载流子动态曲线，选取典型的时间点t；4）将高速数据采集处理模块的模式转换为扫描模式，采集时间设定为t，利用高速数据采集处理模块中的高速ADC采样测试器件在固定电压下通过AFM针尖的电流；5）选择激光脉冲和待测试器件相互作用后t时刻的电流数值，并通过DAC转化为模拟电压后输入原子力显微镜的成像接口，将其送入AFM扫描成像通道；6）随着AFM的扫描，待测试器件的表面形貌和光生载流子在ｔ时刻的载流子特性和空间特性同时成像在电脑上，改变不同的ｔ时刻，可获得样品中在纳米空间分辨，以及纳秒时间分辨率的载流子动力学电影，同时可获得在纳米空间中的微纳秒时间分辨的载流子动力学曲线。

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