扫描探针显微镜测量单根四针状氧化锌晶须电阻方法

摘要

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。