CN106442432A - 一种基于孔径型导电探针的超局域化光电流扫描成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于孔径型导电探针的超局域化光电流扫描成像系统，该系统将激光束通过空间光路耦合进导电探针的锥形孔内，照射到样品上，利用导电探针、与样品连接的外电极形成的导电通路，以接触模式进行扫描成像，获得样品的形貌和超局域化光电流分布等信息。在导电探针的锥形孔尖端利用具有表面等离激元效应的金属通孔结构提高光透光率并增强光场强度、利用金属突起结构提高成像的空间分辨率。本方案利用孔径型导电探针得到超小的入射光光斑，能够进行超局域化、高精细的光电流分布特性检测。该系统克服了普通导电探针测试时光斑尺寸大、均一性低，以及衬底要求透明的缺陷，也克服了鼻型导电探针测试时定位困难的缺点。

Description

一种基于孔径型导电探针的超局域化光电流扫描成像系统

技术领域

本发明涉及光学成像领域，特别是涉及一种基于孔径型导电探针的超局域化光电流扫描成像系统。

背景技术

自从2004年英国科学家制备出由单层碳原子以蜂窝状排列的二维材料石墨烯、并因此项研究成果于2009年获得诺贝尔奖以来，人们揭开了对二维材料的研究和应用开发热潮。过渡金属化合物是类似石墨烯的二维材料，由于具有良好的光学、电学、机械和化学等性能，成为目前研究的一大热点。对二维材料光电特性的研究揭示了其在光伏器件、光电探测器、传感器等领域的潜在应用价值，而采用导电探针的扫描成像技术是一种有效的表征半导体材料光电效应的研究手段，可以在微观上观察半导体材料表面形貌、光生载流子的强弱和分布情况。

虽然通过物镜照明下的光电流扫描成像可以表征二维材料的光电特性，但是，所得到的是大尺寸面积内平均效应的结果，难以获得微区域内、纳米尺度上的光电特性，这对材料的优化与器件的研发是一大障碍。对二维材料进行超局域化的光电流扫描成像，可以获得材料的精细结构特征。

目前，主要采用基于物镜照明的方法进行光电流扫描成像，具体有以下两种测试方案：

(1)激光由物镜从样品背面照明样品，并聚焦在样品表面，采用普通的导电探针逐点、逐行扫描，获得样品的电信号，进行光电流扫描成像。该方法要求样品必须透明，且光斑中心与探针尖端的位置一致，而且该一致性影响所测得的光电流的大小，降低测试结果的准确性。

(2)激光由物镜从样品正面照明样品，聚焦在样品表面，采用鼻形的导电探针逐点、逐行扫描，获得样品的电信号，进行光电流扫描成像，该方法要求光斑中心与探针的位置一致，而且该一致性影响所测得的光电流的大小，降低测试结果的准确性。

虽然这两种方法都可以对样品进行光电流扫描成像，但他们普遍都存在一个共同的缺点，即所采用的入射光斑比较大，难以获得微区域内、纳米尺度上的光电特性。由于二维材料都是层状，不同层数的二维材料光电特性差异非常大，在较小的区域内可能分布着不同层数的二维材料，所以大的入射光斑取消了不同层数二维材料光电特性的差异，难以准确地对二维材料光电特性进行表征。另外，上述两种方法中，由于探针上没有对准工位、探针与光斑的位置对准在操作上难度较大。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种基于孔径型导电探针的超局域化光电流扫描成像系统，以解决现有技术中普通导电探针测试时光斑尺寸大、均一性低，以及衬底要求透明的缺陷；

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种基于孔径型导电探针的超局域化光电流扫描成像系统，以解决现有技术中鼻型导电探针测试时定位困难的缺点。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种基于孔径型导电探针的超局域化光电流扫描成像系统，该扫描成像系统包括：

光源单元，用于提供符合样品扫描光功率要求的激发光源；

扫描单元，基于原子力原理和光杠杆原理，利用孔径型导电探针对样品进行接触模式扫描，并获得样品表面的电数据信号和孔径型导电探针的位置偏移量数据信号；

成像单元，用于对样品表面的数据进行处理，获得样品的图像和光学特性。

优选地，所述光源单元包括：用于产生第一激光束的第一激光器和沿光路入射方向依次设置的光衰减片和第一透反射镜；

所述第一激光束经光衰减片和第一透反射镜并聚焦，产生用于激发样品产生电信号的激发光源，并入射至孔径型导电探针的孔径处。

优选地，所述扫描单元包括：

孔径型导电探针，基于孔径型导电探针与样品之间的原子斥力，产生与样品表面原子力相对应的孔径型导电探针的变形和摆动；

检测模块，基于光杠杆原理，接收经由孔径型导电探针反射的反射光信号，并对该光信号进行光电转换，获得孔径型导电探针的位置偏移量信号。

优选地，所述孔径型导电探针包括：探针基座、针尖和用于将针尖固定在探针基座上的悬臂梁；所述探针基座的与针尖同侧的表面涂覆有Cr/Au金属层。

优选地，所述检测模块包括：用于产生第二激光束的第二激光器和四象限光电探测器；

所述第二激光束经聚焦照射在所述孔径型导电探针的反射面上，经该反射面反射的光信号由四象限光电探测器收集并处理，获得孔径型导电探针的位置偏移量信号。

优选地，所述扫描单元进一步包括：样品承载模块，利用穿过孔径型导电探针孔径处的光束，激发样品产生光电电流。

优选地，所述样品接口模块包括：用于承载样品的衬底、与样品卡接的电极层和连接在电极层与外部设备之间的外电极；

所述孔径型导电探针、样品、衬底、电极层、外电极和与样品承载模块连接的外部设备形成一电学通路。

优选地，该扫描成像系统进一步包括：监视单元，用于对样品扫描过程进行实时监控。

优选地，所述监视单元包括：白光源、第二透反射镜和视频监视器；

所述白光源光束通过第二透反射镜沿激发光源的光路入射至所述孔径型导电探针的孔径处照射样品，样品的反射光沿白光源光束的路径反射至第二透反射镜，并透射至视频监视器。

优选地，所述成像单元包括：

系统控制器，根据控制指令对所述孔径型导电探针的扫描运动进行控制，并实时采集扫描单元获取的样品表面的电数据信号和孔径型导电探针的位置偏移量数据信号；

计算机，基于用户操作指令或所述孔径型导电探针的位置偏移量数据信号向系统控制器发送扫描运动控制指令；并且，对样品表面的电数据信号进行处理，获得样品的图像和光学特性。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案本利用孔径型导电探针得到超小的入射光光斑、利用金属表面等离激元结构增强光场强度，能够进行超局域化、高精细的光电流分布特性检测；入射光与探针在样品同侧，可以用于非透明衬底上样品的光电流扫描成像；操作简单方便，成像分辨率高。克服了普通导电探针测试时光斑尺寸大、均一性低，以及衬底要求透明的缺陷，也克服了鼻型导电探针测试时定位困难的缺点。本方案不仅可以应用于对超薄二维半导体材料和器件光电特性的测试，而且能够用于其它半导体材料和器件的光电特性精细测试、研究。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出本方案所述超局域化光电流扫描成像系统的示意图；

图2-a示出本方案所述孔径型导电探针的结构示意图；

图2-b示出本方案所述孔径型导电探针的截面结构示意图；

图3-a示出本方案所述导电探针端面为C型金属孔的结构示意图；

图3-b示出本方案所述导电探针端面为蝴蝶结形金属孔的结构示意图；

图4示出本方案所述超局域化光电流扫描成像测试通路的示意图。

附图标号

010、探针基座，011、悬臂梁，012、探针针尖，013、四棱锥形凹坑，014、Cr/Au金属层，015、探针针尖外部的尖端，016、探针正面，017、探针背面，018、C型通孔结构，019、C型针尖的尖端突起，020、蝴蝶结形金属通孔，021、蝴蝶结型针尖的尖端突起，022、激光光束，023、电极层；

101、第一激光器，102、光衰减片，103、第一透反射镜，104、物镜；105、样品，106、衬底；

201、扫描头，202、扫描台，203、第二激光器，204、四象限光电探测器；

301、孔径型导电探针，302、外电极，303、系统控制器，304、计算机；

401、白光源，402、视频监视器，403、第二透反射镜。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明公开了一种基于光纤探针的超局域化光电流扫描成像系统，该成像系统包括：光源单元、扫描单元和成像单元，所述光源单元根据样品105扫描所需光功率的要求，提供用于扫描样品的激发光源，扫描单元利用穿过孔径型导电探针301的激发光源对样品105进行接触模式扫描，并获得样品105表面的电数据信号和孔径型导电探针301的位置偏移量数据信号，成像单元对样品105表面的电学数据进行处理，获得样品105的光电学特性和表面形貌图像。

本方案中，所所述光源单元包括：用于产生第一激光束的第一激光器101和沿光路入射方向依次设置的光衰减片102和第一透反射镜103；所述第一激光束经光衰减片102和第一透反射镜103耦合，再经过物镜104聚焦后，得到激发光源022，并入射至孔径型导电探针301的孔径处。

本方案中，所述扫描单元包括：孔径型导电探针301、检测模块和样品承载模块。孔径型导电探针301基于孔径型导电探针301与样品105之间的原子斥力，利用穿过探针孔径处的激发光源022对样品105进行接触模式扫描，产生与样品105表面原子力相对应的孔径型导电探针301的变形和摆动，检测模块基于光杠杆原理，接收经由孔径型导电探针301反射面反射出的反射光信号，并对该光信号进行光电转换，获得孔径型导电探针的位置偏移量信号。将样品105固定在样品承载模块上，利用穿过孔径型导电探针孔径处的光束，激发样品产生光电电流，并传输给外部设备。

本方案中，所述孔径型导电探针301和检测模块固定于带有物镜104的扫描头内。

如图2-a和图2-b所示，所述孔径型导电探针301包括：探针基座010、针尖012和用于将针尖012固定在探针基座010上的悬臂梁011；所述探针基座010的与针尖012同侧的表面上涂覆有Cr/Au金属层014，其作用是能够产生金属表面等离激元光场增强，并实现导电目的。

如图3-a和图3-b所示，本方案中，所述孔径型导电探针301的针尖012为四棱锥形凹坑结构014或蝴蝶结形中空结构020。

所述检测模块包括用于产生第二激光束的第二激光器203和四象限光电探测器204；所述第二激光束通过物镜104聚焦后，照射在所述孔径型导电探针301的反射面上，经该反射面反射的光信号由四象限光电探测器204收集并处理，获得样品表面的电数据信号和孔径型导电探针301的位置偏移量信号。

所述样品承载模块包括用于承载样品的衬底106、与样品105卡接的电极层023和连接在电极层023与外部设备之间的外电极302。如图4所示，孔径型导电探针301、样品105、衬底106、电极层023、外电极302和与样品105承载模块连接的外部设备形成一电学通路，通过该电学通路将样品105产生的电信号传输给外部设备进行分析处理。

本方案所述扫描成像系统进一步设置有用于对样品105扫描过程进行实时监控的监视单元；该监视单元包括：白光源401、第二透反射镜403和CCD视频监视器402；所述白光源401的光束通过第二透反射镜403的反射面沿激发光源的光路入射至所述孔径型导电探针301的孔径处照射样品105，样品105的反射光经过物镜104反射至第二透反射镜403，样品105的反射光透过第二透反射镜403射入视频监视器402。通过该监视单元可以选择样品105的特定区域，并且能够将物镜104聚焦到样品105的表面。

本方案中，所述成像单元包括：系统控制器303和计算机304。系统控制器303根据控制指令对所述孔径型导电探针301的扫描运动进行控制，并实时采集扫描单元获取的样品105表面的电数据信号和孔径型导电探针301的位置偏移量数据信号。计算机304基于用户操作指令或所述孔径型导电探针301的位置偏移量数据信号向系统控制器303发送扫描运动控制指令；并且，对样品105表面的电数据信号进行处理，获得样品105的图像和光学特性。其中系统控制器303分别与孔径型导电探针301的导电层和外电极电连接，使孔径型导电探针301、样品105、衬底106、电极层023、外电极302和系统控制器303形成一完整的电学通路。

本方案中，为了保证样品105的稳定性和成像的准确性，在所述扫描成像系统中进一步设置有用于承载样品105的扫描台202。样品承载模块中的衬底106固定在扫描台202上。

本方案所述超局域化光电流扫描成像系统的工作原理：第一激光器101输出的激光束经光衰减片102和第一透反射镜103耦合，再经物镜104聚焦后，产生的激发光束022后，入射至孔径型导电探针301的孔径处；样品承载模块中固定的样品105受到激发光束022的激发产生光电电流，该电流通过由孔径型导电探针301、样品105、衬底106、电极层023、外电极302和系统控制器303组成的电学通路，最终由系统控制器303获得样品表面的电数据信号；与此同时，孔径型导电探针301在扫描的过程中会由于孔径型导电探针301与样品105之间的原子斥力，产生与样品105表面原子力相对应的孔径型导电探针301悬臂梁011的变形和摆动，利用检测模块中的第二激光束经物镜104聚焦后，照射所述孔径型导电探针301悬臂梁011的反射面，经该反射面反射的光信号由四象限光电探测器204收集并处理，获得孔径型导电探针301的位置偏移量信号。系统控制器303将采集得到的样品105表面的电数据信号和孔径型导电探针301的位置偏移量数据信号传输给计算机304，计算机304对样品105表面的电数据信号进行处理，获得样品105的图像和光学特性。计算机304还可以基于用户操作指令或所述孔径型导电探针301的位置偏移量数据信号向系统控制器303发送扫描运动控制指令，由系统控制器303控制扫描头201和扫描台202完成探针的扫描运动。本方案为了能够根据用户需要选择样品105的特定区域，利用设置在扫描成像系统中的监视单元对样品的扫描过程进行实时视频检测记录，通过监视单元可以选择样品105的特定区域，并且能够将物镜104聚焦到样品105的表面。

本方案将激发光耦合进孔径型导电探针301的孔经内产生超小的激光光斑，通过金属表面等离激元结构照射样品105，可以进行接触模式的超局域化光电流扫描成像；并且，本方案通过采用针尖有锥形孔的导电探针，照射样品105的光斑小，可以对样品进行超局域化光激发；通过利用针尖的锥形孔确定入射光斑的位置，定位精度高，提高了光电特性测试的准确性。通过在针尖顶部利用聚焦离子束加工方法制作金属表面等离激元通孔结构，提高探针孔的透光率、增强透过光的光场强度。

本方案将入射光与探针设置在在样品同侧，可以用于非透明衬底106上样品的光电流扫描成像；基于白光源401、分光元件和成像CCD，可以进行显微观察，便于观察样品105、调整孔径型导电探针301的位置。

下面通过实施例对本发明做进一步说明：

本系统通过第一激光器101输出的激光束，该激光束经光衰减片102、第一透反射镜103耦合到扫描头里的物镜104，并聚焦到孔径型导电探针301的孔径里，入射光经由孔径透射后照射到样品105上。扫描台202带动样品105相对于扫描头201上的孔径型导电探针301做扫描运动；同时，在由孔径型导电探针301、样品105以及连接样品的外电极302构成电学通路中，利用孔径型导电探针301获得样品105表面的电学信号。通过系统控制器303在计算机304上可以同时获得样品105的表面形貌成像、电学扫描成像。一般地，在扫描前利用白光源照明、CCD成像观察样品和探针的位置，根据扫描头201里的物镜104位置确定孔径型导电探针301孔径在水平面内的位置，并调扫描头201里的物镜104使得入射光聚焦到孔径型导电探针301孔径的底部。

实施例1

本实施例1采用微机械剥离法制备片状少层WSe2二维半导体材料作为样品105，并转移到Si/SiO2衬底106上，其中，WSe2材料的光致发光峰范围为620-800nm，WSe2片的大小约5～15μm×5～15μm、层数1-10层、厚度0.5-10nm；SiO2层厚度为300nm，以便在光学显微成像模式下观察到该样品105的形状和在衬底106上的位置。在有掩模的条件下，通过沉积Au金属层的工艺方法制备覆盖WSe2一端的电极层023，电极层023的厚度约50-150nm，其面积大小足以使得外电极302压在Au电极层上，以便与系统控制器303电学连通。

所采用的孔径型导电探针301共振频率约10-15KHz、力学常数0.2-3N/m，其中，孔径型导电探针301的主体材料是硅，基座010大小约2mm×4mm、厚度0.3mm；悬臂梁011的宽约50μm、长约500μm、厚度约4μm；针尖012内部的四棱锥形凹坑013最大边长为15-25μm、高度10-15μm。孔径型导电探针301正面016即有针尖的一面上有Cr/Au金属层014，其中，Cr层厚度2-5nm、Au层厚度60-120nm。针尖012外部的尖端015用聚焦离子束工艺方法刻蚀出C型金属通孔018和尖端突起019，其中，所刻蚀出来C型通孔结构018的间隙宽度为30-50nm、长为150-200nm、宽为100-150nm，尖端突起019的高度5-10nm、直径2-10nm。C型金属通孔018和尖端突起019利用表面等离激元效应可以增强光透过率和光场的强度，并提高扫描成像的分辨率。将该孔径型导电探针301固定在扫描头201上，并实现孔径型导电探针301与系统控制器303的电学连通。

第二激光器203发出的激光束经物镜104聚焦后，照射在孔径型导电探针301的反射面上，反射面反射的反射光信号，到达四象限光电探测器204，经四象限光电探测器204处理获得孔径型导电探针301的位置偏移量数据信号，利用孔径型导电探针301的位置偏移量数据信号结合系统控制器303控制孔径型导电探针301与样品105的距离，并基于接触模式对样品105进行扫描成像；其中，第二激光器203的波长范围为820-860nm，该波长范围远离样品105的激发波长、光致发光峰波长，避免对样品105光电流测试引入干扰。样品105固定在扫描台202上，利用系统控制器303控制扫描台202，并带动样品105在x轴、y轴、z轴三个方向的扫描运动，其最大扫描范围分别是100-140μm、100-140μm和10μm。

白光源401发出的光经第二透反射镜403和第一透反射镜103耦合进物镜104中，经物镜104聚焦后照射到孔径型导电探针301的背面017或样品105表面，反射光信号同样经过物镜104、第一透反射镜103和第二透反镜403进入视频CCD和监视器402，这样可以选择样品105的特定区域，并且能将物镜104聚焦到样品105表面。

第一激光器101输出光波长532nm、功率20-50mW，经过光衰减片102后功率约1-10mW，由第一透反射镜103进入扫描头201，通过扫描头201中的物镜104聚焦到导电探针301四棱锥形凹坑013的底部，可以用视频CCD和监视器402观察其聚焦状态。孔径型导电探针301、样品105、电极层023、外电极302与系统控制器303构成电学通路。同时，系统控制器403控制孔径型导电探针301在样品105表面的扫描运动；系统控制器403与含控制软件的计算机404相连，获得样品105表面的成像，以及在光照下样品105的光生载流子和表面电荷的强弱、分布等信息。可以对比不同电压、有光照和无光照等不同条件的微观电流分布，以及单点的电流-电压曲线；对于不同层数的WSe2二维材料表现出不同的光电特性。

实施例2：

本实施例2采用微机械剥离法制备片状少层MoS2二维半导体材料作为样品105，并转移到Si/SiO2衬底106上，其中，MoS2材料的光致发光峰范围为600-800nm，MoS2片的大小约5～10μm×5～10μm、层数1-10层、厚度0.5-10nm；SiO2层厚度为300nm，以便在光学显微成像模式下观察到该样品105的形状和在衬底106上的位置。在有掩模的条件下，通过沉积Au金属层的工艺方法制备覆盖MoS2一端的电极023，电极层023的厚度约50-150nm，其面积大小足以使得外电极302压在Au电极层上，以便与系统控制器303电学连通。

所采用的孔径型导电探针301共振频率约10-15KHz、力学常数0.2-3N/m，其中，导电探针301的主体材料是硅，基座010大小约2mm×4mm、厚度0.3mm；悬臂梁011的宽约50μm、长约500μm、厚度约4μm；针尖012内部的四棱锥形凹坑013最大边长为15-25μm、高度10-15μm。导电探针301正面016即有针尖的一面上有Cr/Au金属层014，其中，Cr层厚度2-5nm、Au层厚度60-120nm。针尖012外部的尖端015用聚焦离子束工艺方法刻蚀出蝴蝶结形金属通孔020和尖端突起021，其中，所刻蚀出来蝴蝶结形金属通孔020的最小间隙宽度为5-20nm、边长为100-200nm，尖端突起021的高度5-10nm、直径2-10nm。蝴蝶结形金属通孔020和尖端突起021利用表面等离激元效应可以增强光透过率和光场的强度，并提高扫描成像的分辨率。将该孔径型导电探针301固定在扫描头201上，并实现孔径型导电探针301与系统控制器303的电学连通。

第二激光器203发出的激光束经物镜104聚焦后，照射在孔径型导电探针301的反射面上，反射面反射的反射光信号，到达四象限光电探测器204，经四象限光电探测器204处理获得孔径型导电探针301的位置偏移量数据信号，利用孔径型导电探针301的位置偏移量数据信号结合系统控制器303控制孔径型导电探针301与样品105的距离，并基于接触模式对样品105进行扫描成像；其中，第二激光器203的波长范围为820-860nm，该波长范围远离样品105的激发波长、光致发光峰波长，避免对样品105光电流测试引入干扰。样品105固定在扫描台202上，利用系统控制器303控制扫描台202，并带动样品105在x轴、y轴、z轴三个方向的扫描运动，其最大扫描范围分别是100-140μm、100-140μm和10μm。

白光源401发出的光经第二透反射镜403和第一透反射镜103耦合进物镜104中，经物镜104聚焦后照射到孔径型导电探针301的背面017或样品105表面，反射光信号同样经过物镜104、第一透反射镜103和第二透反镜403进入视频CCD和监视器402，这样可以选择样品105的特定区域，并且能将物镜104聚焦到样品105表面。

第一激光器101输出光波长532nm、功率20-50mW，经过光衰减片102后功率约1-10mW，由第一透反射镜103进入扫描头201，通过扫描头201中的物镜104聚焦到导电探针301四棱锥形凹坑013的底部，可以用视频CCD和监视器402观察其聚焦状态。孔径型导电探针301、样品105、电极层023、外电极302与系统控制器303构成电学通路。同时，系统控制器403控制孔径型导电探针301在样品105表面的扫描运动；系统控制器403与含控制软件的计算机404相连，获得样品105表面的成像，以及光照下样品105的光生载流子和表面电荷的强弱、分布等信息。可以对比不同电压、有光照和无光照等不同条件的微观电流分布，以及单点的电流-电压曲线；对于不同层数的WSe2二维材料表现出不同的光电特性。

综上所述，该系统利用微加工工艺制备带锥形孔和金属纳米结构的导电探针，获得超小的入射光光斑，并利用金属表面等离激元结构增强光场强度，能够进行超局域化、高精细的光电流分布特性检测。入射光与探针在样品同侧，可以用于非透明衬底上样品的光电流扫描成像。操作简单方便，成像分辨率高。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种基于孔径型导电探针的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，该扫描成像系统包括：

光源单元，用于提供符合样品扫描光功率要求的激发光源；

扫描单元，基于原子力原理和光杠杆原理，利用孔径型导电探针对样品进行接触模式扫描，并获得样品表面的电数据信号和孔径型导电探针的位置偏移量数据信号；

成像单元，用于对样品表面的数据进行处理，获得样品的图像和光学特性。

2.根据权利要求1所述的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，所述光源单元包括：用于产生第一激光束的第一激光器和沿光路入射方向依次设置的光衰减片和第一透反射镜；

所述第一激光束经光衰减片和第一透反射镜并聚焦，产生用于激发样品产生电信号的激发光源，并入射至孔径型导电探针的孔径处。

3.根据权利要求1所述的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，所述扫描单元包括：

孔径型导电探针，基于孔径型导电探针与样品之间的原子斥力，产生与样品表面原子力相对应的孔径型导电探针的变形和摆动；

检测模块，基于光杠杆原理，接收经由孔径型导电探针反射的反射光信号，并对该光信号进行光电转换，获得孔径型导电探针的位置偏移量信号。

4.根据权利要求3所述的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，所述孔径型导电探针包括：探针基座、针尖和用于将针尖固定在探针基座上的悬臂梁；所述探针基座的与针尖同侧的表面涂覆有Cr/Au金属层。

5.根据权利要求3所述的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，所述检测模块包括：用于产生第二激光束的第二激光器和四象限光电探测器；

所述第二激光束经聚焦照射在所述孔径型导电探针的反射面上，经该反射面反射的光信号由四象限光电探测器收集并处理，获得孔径型导电探针的位置偏移量信号。

6.根据权利要求3所述的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，所述扫描单元进一步包括：样品承载模块，利用穿过孔径型导电探针孔径处的光束，激发样品产生光电电流。

7.根据权利要求6所述的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，所述样品接口模块包括：用于承载样品的衬底、与样品卡接的电极层和连接在电极层与外部设备之间的外电极；

所述孔径型导电探针、样品、衬底、电极层、外电极和与样品承载模块连接的外部设备形成一电学通路。

8.根据权利要求1所述的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，该扫描成像系统进一步包括：监视单元，用于对样品扫描过程进行实时监控。

9.根据权利要求8所述的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，所述监视单元包括：白光源、第二透反射镜和视频监视器；

所述白光源光束通过第二透反射镜沿激发光源的光路入射至所述孔径型导电探针的孔径处照射样品，样品的反射光沿白光源光束的路径反射至第二透反射镜，并透射至视频监视器。

10.根据权利要求1所述的超局域化光电流扫描成像系统，其特征在于，所述成像单元包括：

系统控制器，根据控制指令对所述孔径型导电探针的扫描运动进行控制，并实时采集扫描单元获取的样品表面的电数据信号和孔径型导电探针的位置偏移量数据信号；

计算机，基于用户操作指令或所述孔径型导电探针的位置偏移量数据信号向系统控制器发送扫描运动控制指令；并且，对样品表面的电数据信号进行处理，获得样品的图像和光学特性。