一、簡介：

掃描熱顯微術(SThM)是在原子力顯微鏡(AFM)基礎上，利用對于材料的溫度、熱導率等的變化進行成像，從而獲得樣品表面熱分布和相關熱物理性質等信息的一種微納米尺度的測試技術。現已在微電子器件、材料等領域得到了日益廣泛的應用。
這是中科院上海硅酸鹽研究所繼掃描探針聲學顯微鏡（Scanning Probe Acoustic Microscope，SPAM）之后對掃描探針顯微術的又一項重大突破，具有重要的應用前景。并再度與上海卓倫微納米設備有限公司合作，應用卓倫先進的SPM通用平臺技術，將SThM成功加載到ZL-SPM系列產品上，完成了SThM商品化拓展。

ZL SThM-II 基本原理：
　
目前SThM主要采用的是Wollaston線型熱電阻探針。如圖1所示。圖2為掃描熱顯微術的裝置組成。SThM不僅可以提供被測樣品熱性質的信息，還可同步進行形貌成像。除了前面提到過的形貌像成像回路外，熱成像回路主要由Wheatstone電橋、信號發生器、倍頻器及鎖相放大器組成。Wheatstone電橋由一些電阻、電感和電容構成回路。電橋的設計減小了回路自身電阻、電感和電容帶來的影響，可以較為靈敏地測量熱探針的電阻。Wheatstone電橋中，參考探針的作用是防止外界條件的變化對測試的影響。鎖相放大器的作用是獲得較高的信噪比（SNR）和靈敏度。使用倍頻器可以選定需要的參考頻率。掃描時由信號發生器向電橋中施加電壓，電橋的輸出電壓信號送入鎖相放大器；同時信號發生器輸出一個同步信號，經倍頻器處理后送入鎖相放大器作為參考信號。鎖相放大器將輸入的信號比較處理后將信號送入成像控制系統，得到熱圖像。

ZL SThM-II 成像模式：

SThM主要有兩種模式：熱導率測量模式和溫度測量模式，在材料領域，一般采用的是熱導率測量模式。在這種模式下，熱探針同時起到加熱器和傳感器的作用。對探針施加20mA的交流電，頻率為200Hz，因此探針被逐漸加熱。通過調整Wheatstone電橋的電壓保持熱探針溫度的恒定。當探針與被測樣品接觸時，由于熱量由探針針尖流入樣品，造成針尖溫度下降，從而引起針尖電阻的下降。電橋的反饋回路將增加通過探針的電流，直到探針的溫度恢復到原來的操作溫度。此過程中電橋電壓的變化被記錄下來，經鎖相放大器處理后得到熱導率的圖像。由此可以看出，保持探針溫度恒定所需要的能量直接與被測材料的熱導率相關。對于被測材料上熱導率較高的區域，由于探針與之接觸時熱量流失較多，造成探針溫度下降較大，因而為保持探針溫度恒定所需的能量較多，造成了Wheatstone電橋的電壓相對較高。在所得的熱導率圖像上電壓值較高的區域顏色相對較淺，所以材料上熱導率較高的區域在熱圖像上相對較亮，如圖3所示。
在SThM中，使用參考頻率三倍頻的方法來對樣品進行熱導率成像。這種方法是源于探針中的電壓隨時間變化的關系式：
U(t)=I0.R0 sin(ωt)+I0.ΔT/4 .dR/dT .sin(ωt-ψ)-I0.ΔT/4 .dR/dT .sin(3ωt-ψ)
從式中可以看出，3ω項與探針本身電阻R0無關，而與探針溫度變化ΔT有關。ΔT是與被測樣品的熱導率直接相關的。因此采用三倍頻方法可以減小外界因素對成像的干擾。

二、技術參數

ZL  SThM-II 型技術指標：

1、成像模式： 熱導率測量模式
2、成像方式：AFM接觸模式
3、分辨率：≤100nm
4、樣品臺尺寸：15mm×15mm
5、其它指標：參照相關型號的AFM 

三、主要特點

1.國內家掃描探針熱學顯微鏡；
2.除可與MicroNano D3000型AFM聯用外，還可與多種型號的進口AFM配套使用；