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原文传递一种表面纳米结构磁性测量方法

专利名称：	一种表面纳米结构磁性测量方法
摘要：	本发明涉及光学技术测量领域的磁性测量方法，一种表面纳米结构磁性测量方法，测量装置包括激光器、延时器、1/4波片、凹透镜、凸透镜I、平面镜、偏振片、分束器、凸透镜II、透镜台、原子力显微镜I、探针I、透镜座、物镜、样品、霍尔片、样品台、信号发生器、示波器、探测器、磁体、前置放大器、差分放大器、补偿器、模数转换器、计算机、原子力显微镜II、探针II，磁体由四个相同的子磁体电缆连接组成，采用高精度的定位装置来获得纳米尺度样品表面的磁化信息，能够对单个纳米结构进行测量，对样品表面的磁化动态的测量能达到亚微米量级的空间分辨率，不依靠相敏检测技术来提取样品表面微小磁化波动的信息，能得到纳米尺度的磁化动态特征。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	金华职业技术学院
发明人：	张向平;范晓雯;张旺俏
专利状态：	有效
发布日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201810429088.7
公开号：	CN108680510A
分类号：	G01N21/21(2006.01)I;G01Q60/24(2010.01)I;G;G01;G01N;G01Q;G01N21;G01Q60;G01N21/21;G01Q60/24
申请人地址：	321017 浙江省金华市婺州街1188号
主权项：	1.一种表面纳米结构磁性测量方法，测量装置主要包括激光器、延时器、1/4波片、凹透镜、凸透镜I、平面镜、偏振片、分束器、凸透镜II、透镜台、原子力显微镜I、探针I、透镜座、物镜、样品、霍尔片、样品台、信号发生器、示波器、探测器、磁体、前置放大器、差分放大器、补偿器、模数转换器、计算机、原子力显微镜II、探针II、入射光路及反射光路，xyz为空间直角坐标系、xy平面为水平面，所述原子力显微镜II与原子力显微镜I结构相同，所述探针I位于原子力显微镜I下端，所述探针II位于原子力显微镜II下端，所述物镜位于透镜座下端，所述探针I和探针II为相同外形尺寸的原子力显微镜探针，所述激光器发射的激光束依次经延时器、1/4波片、凹透镜、凸透镜I、平面镜、偏振片、分束器、凸透镜II、透镜台、原子力显微镜I、探针I，从而形成入射光路，所述激光束照射到样品表面产生的反射光依次经探针I、原子力显微镜I、透镜台、凸透镜II、分束器，从而形成反射光路，所述反射光被分束器偏转至所述探测器，所述透镜台为直径十厘米的透光圆盘且具有中心轴，所述原子力显微镜I、透镜座、原子力显微镜II分别位于透镜台下面、且均能够相对于透镜台的位置微调，当透镜台绕其中心轴转动时，能够分别将原子力显微镜I或透镜座或原子力显微镜II置于样品正上方，所述探针I中具有通孔，所述探针II为接触型原子力显微镜探针，所述探针I、探针II的外形为圆台，所述圆台的上底面直径为2微米、下底面直径为1微米，所述圆台轴线垂直于水平面，霍尔片位于样品台上，通过磁控溅射方法将样品直接接触地制备于霍尔片上表面，所述霍尔片长为80微米、宽为50微米、厚度为150纳米，特征阻抗为50欧姆，所述样品长为10微米、宽为9微米、厚度为50纳米，所述激光器电缆连接计算机，所述磁体、信号发生器、计算机依次电缆连接，所述示波器电缆连接霍尔片，所述探测器、前置放大器、差分放大器、模数转换器、计算机依次电缆连接，所述补偿器电缆连接差分放大器；经过所述探针I的圆台下底面周边上最靠x轴正方向的一点，斜向轴线一侧切掉一楔形块，探针I下底面形成一个与水平面成五度角的斜面，使得探针I在x轴正方向一侧更接近样品表面，能够使得探针I沿x轴正方向在样品表面扫描时不易造成针尖变形，从而避免通孔损坏；所述磁体由四个相同的子磁体通过电缆连接组成，四个子磁体分别位于一个边长为20厘米的正方形的顶点，所述霍尔片及样品位于所述正方形的中间，样品台、霍尔片及样品能够整体在xy平面内旋转，旋转范围为正负45度，所述探针I的所述通孔的直径为500纳米，其特征是，所述一种表面纳米结构磁性测量方法的步骤如下：一.旋转透镜台使得物镜位于样品正上方，确定样品的粗略位置，并以此分别调整所述原子力显微镜I及原子力显微镜II相对于透镜台的位置；二.旋转透镜台使得原子力显微镜II位于样品正上方，采用探针II对霍尔片上包含样品的区域进行扫描，以获得表面形貌图像，初步确定样品位置，当探针II位于样品边缘时，令探针II缩回，并记录原子力显微镜II中各位置参数；三.旋转透镜台使得原子力显微镜I位于样品正上方，将步骤二中记录的各位置参数输入原子力显微镜I，令探针I在二微米范围内沿着x轴正方向单方向扫描，即沿探针I(12)前端接近样品表面的一侧扫描，扫描速度3nm/s，通过扫描中得到的样品表面轮廓来确定样品边缘位置；四.探针I向上回缩距离50nm，并关闭原子力显微镜I的扫描反馈；五.调整平面镜位置，使得激光束通过透镜台和原子力显微镜I射到探针I上；六.激光器发射出激光，波长700nm；七.信号发生器输出频率为1Hz的正弦波来控制磁体的电流信号，磁体产生磁场用于激发样品；八.从样品表面反射的光束依次经过探针I、原子力显微镜I、透镜台、凸透镜II、分束器后进入探测器，探测器输出对应的电流信号至前置放大器；九.令探针I在二微米范围内沿着x轴正方向单方向扫描，即沿探针I前端接近样品表面的一侧扫描，沿x轴正方向扫描一微米距离后，令探针I缩回50nm，并移动至本次x方向扫描起始位置，然后在y轴正方向移动2nm，并重新令探针I逼近样品表面，开始下一次x方向扫描，最终得到xy平面内1微米×1微米范围内样品轮廓图像；十.前置放大器采用30Hz的截止频率，增益5dB，补偿器与从前置放大器输出的直流信号匹配，然后，分别从补偿器和前置放大器输出的两个信号在差分放大器中相减，并被放大200倍后输入计算机；十一.以z轴为旋转轴，旋转样品台，同时带动霍尔片及样品一起旋转，每次旋转一度，从‑45度至+45度每旋转一度均进行实验，重复以上步骤七至步骤九；十二.计算机分析步骤十中的数据，得到样品的磁滞回线。
所属类别：	发明专利