一种基于原子力显微镜的纳米热电多参量原位定量表征装置

摘要

本申请涉及一种基于原子力显微镜的纳米热电能源材料多参量原位定量表征装置，用于检测一被测纳米热电材料样品的微区热导系数和塞贝克系数等热电物性参量，包括：一纳米热电多参量的原子力显微镜原位激励平台，用于提供纳米热电多参量激发所需的基本硬件平台，并实现原位同时激发纳米热电材料微区三倍频热导信号和微区稳态塞贝克直流电压信号；一纳米热电多参量原位检测平台，用于实现纳米热电材料微区热导和塞贝克电压的原位实时检测及数据处理，实时显示微区热导系数和塞贝克系数的定量表征结果。本申请将原子力显微镜纳米检测功能、宏观热导率的三倍频检测原理及宏观塞贝克系数测试原理相结合，建立起基于商用原子力显微镜并兼具纳米级热激励和热电多参量检测特性的纳米原位评价装置。

主权项

一种基于原子力显微镜的纳米热电能源材料多参量原位定量表征装置，用于检测一被测纳米热电材料样品的微区热导系数和塞贝克系数，其特征在于，包括：一纳米热电多参量的原子力显微镜原位激励平台，用于提供纳米热电多参量激发所需的基本硬件平台，并实现原位同时激发纳米热电材料微区三倍频热导信号和微区稳态塞贝克直流电压信号；一纳米热电多参量原位检测平台，用于实现纳米热电材料微区热导和塞贝克电压的原位实时检测及数据处理，实时显示微区热导系数和塞贝克系数的定量表征结果；其中，所述纳米热电多参量的原子力显微镜原位激励平台进一步包括：一原子力显微镜平台，一热电检测探针，一热电参考探针，两个可调电阻网络，一信号发生器，一热电材料，一陶瓷绝缘层，一磁性底座，一信号传输端，一微区热导信号输出端口，一微区塞贝克电压信号输出端口，所述被测纳米热电材料样品通过下垫所述陶瓷绝缘层置于所述磁性底座上，所述热电检测探针、热电参考探针、两个可调电阻网络和信号发生器组成一热电回路，所述热电检测探针置于所述被测纳米热电材料样品上并接触，以检测所述被测纳米热电材料样品激励点的电压；所述微区塞贝克电压信号输出端口的第一端通过所述信号传输端接收所述被测纳米热电材料样品另一区域的电压信号，所述微区塞贝克电压信号输出端口的第二端与所述热电回路接地端相连；所述微区热导信号输出端口的第一端连接所述热电检测探针与所述热电回路相连端，其第二端连接所述热电参考探针与所述热电回路相连端；所述纳米热电多参量原位检测平台包括一前端回路处理模块，一高灵敏度锁相放大器，一高精度数字电压计，一数据处理和显示系统，用于实现微弱三倍频热导信号和塞贝克电压信号的原位实时检测、处理和显示微区热导系数和塞贝克系数的原位表征结果。