本模块中内置一个双频锁相放大器范围0 kHz-2000 kHz,输出电压10Vpp,增益控制,电学模块包含一个4 MHz双频率双相锁相放大器(24bit分辨率),噪音2.5nV/√Hz,自锁条件相位噪音小于0.001°;内置16通道800 kSPS同步采样16 bit ADC ,4通道200 kSPS 16 bit DAC。
其中PFM中扫描极化谱压电力显微镜Switching Spectroscopy PFM (SS-PFM)是用来在单点测极化曲线的。SSPFM在加AC电压的同时,还施加DC电压。
SSPFM中探针上同时叠加了两个电压:Vtip=Vdc+Vac coswt
Vdc :只用于切换样品的极化方向,可以为0,当该电压大于样品的矫顽电压Vc时,样品极化方向发生翻转,一般在迟滞回线图中作为横坐标。
Vac :只用于实时检测样品极化状态(振幅相位等)。不可为0,且必须小于样品的矫顽电压Vc。测量过程中全程存在且振幅保持恒定,频率始终保持在接触共振频率。此电压和二维PFM扫描图中施加的电压是一样的。
迟滞回线会随着Vac增大而变窄,若Vac > Vc,则迟滞回线坍缩,看不出任何结果。

50um下PFM图像

30um下PFM图像

10um下PFM图像
而SKPM模块方面,有三种使用方法。
1. 可以将探针抬升离开样品一段距离后,使用共振频率的Ac电压驱动探针并且使用DC直流电压将电驱动增幅维持在一个恒定的数值。这样获得的DC电压就是样品表面电势分布值,这就是抬升模式下的振幅调制扫描开尔文显微镜(Left AM-SKPM)
2. 也可以让电驱动电压工作在远低于探针共振频率或工作在高次谐波频率上,这样可以在不用抬起探针的情况就能一次性获得样品的表面电势。这就是非抬升模式下振幅调制扫描开尔文显微镜(non-Resonance AM-SKPM/High Harmonic AM-SKPM )。
3. 频率调制扫描开尔文显微镜(包含边带扫描开尔文显微镜(Sideband FM-SKPM)和外差扫描开尔文显微镜( Heterodyne FM-SKPM))是使用机械信号和电信号的相差或是旁瓣测试。这种方法可以获得测试信号的频率分量信号。

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SKPM图像











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