使用静电力显微镜对氧化锌薄膜中的电场进行原位定量测量

氧化锌 是制造现代压敏电阻（可变电阻器）最重要的材料。众所周知，ZnO 压敏电阻高度非线性的电流-电压关系源于晶界处发生的效应。为了准确研究这一过程的机制，需要能够直接观察压敏电阻样品中局部电场的技术。本研究旨在证明，配置为静电力显微镜的原子力显微镜能够对 ZnO 薄膜样品中施加的电场进行原位观察与测量。表面电势成像技术首次被用于研究此类样品中横向施加的电场。对样品两侧电场的局部变化进行了监测与定量分析。在此观察到，表面形貌与表面电势图像发生卷积，并且通过在没有施加电场的情况下获取表面电势图像，量化了该效应的幅度。在给定的测量条件下，形貌图像中 80 nm 的高度差在表面电势图像中导致了约 66 mV 的电压差。本文提供了一个简单模型，将这一观察结果归因于最靠近成像针尖的表面原子的周围环境。