扫描探针显微镜测量单根四针状氧化锌晶须电阻方法

      由于难以解决在微观尺度下电极与测量对象的准确接触,因此传统的电阻测量方法无法适用于微纳结构的电阻测量。

      寻找新的微小结构电阻测量方法,成为纳米技术关注的重点。扫描探针显微镜(SPM)能够观察到微观物质的表面形貌,其中STM具有纳安级电流的检测能力,而且在微观操控上具备优势。

      本论文通过对单根四针状氧化锌晶须(T-ZnO)电阻测试方法的研究,希望为微纳结构表征和SPM应用领域的扩展提供新的研究思路。 通过磁力搅拌与超声分散相结合的工艺方法,实现了对T-ZnO在水体系中的均匀分散。在此基础上,借助T-ZnO在水中的自由沉降,获得了分散性良好的测试板样品。研究发现,T-ZnO经过磁力搅拌和超声分散后,测试样品板表面的粗糙度有大幅的降低,晶须分布均匀。 提出利用四针状氧化锌晶须表面沉积纳米银,并借助纳米银的熔接实现其与导电基板连接固定的技术方案。热分析结果表明,载银量为0.5wt%的T-ZnO经热处理,可使熔融；SEM观察结果显示,T-ZnO针状体表面的纳米银,在经惰性气体保护下热处理后,银熔化主要流向T-ZnO针尖,从而为实现四针状氧化锌晶须与底电极的紧密连接提供了保障。

       利用SPM探针对T-ZnO进行形貌观察发现,纯T-ZnO或虽然载银但未经热处理熔接的四针状氧化锌晶须测试样品,在STM探针的物理接触和电场作用下,发生位移,导致其形貌图像失真；载银0.5wt%并经过热处理熔接后的样品,不出现STM图像失真现象。在此基础上,对载银T-ZnO进行纳米银熔接处理后,再进行电阻测量,可以更好地表征单根T-ZnO的电阻。经本论文工作测试的单根T-ZnO电阻值为2×105Ω级别。