Окрепилов В. - Стандартизация и метрология в нанотехнологиях (1027504), страница 17
Текст из файла (страница 17)
(табл. 12). 110 Продолжение табл. 11 Прадалзкение таба. 11 Общие характеристики Наименование Наименование Общие характеристики !.4. Метод 1(е)-спектро- скопии 2.9 АСАМ резонансная спектоскопия(АРАМ Везопапсе брессгозсору) 3. Прерывисто-контактная сканирующая силовая микроскопия 3,! Прерывисто-контактный метод 3.2.
Прерывисто контактный метод рассогласования (бесшсопсасс Еггог шойе) 3,3. Метод отображения фазы (РЬаяе 1шаб)пб гпойе) 4. Бесконтактная атомно-сил овая микроскопия (Ноп Сопсасс АРМ) 4.1. Бесконтактный метод АСМ (ХопСопгасг шос(е) !12 !13 Измеряет туннельный ток в зависимости от рас- стояния зон-образец в каждой точке СТМ изо- бражения 1.5. Метод 1(т)-спектра- Предполагает одновременное получение обычскопии (ог Спггепс 1шаб- ного изображения рельефа при фиксированных спб Тпппедпб брессгоз- значениях тока 1з и напряжения смещения Сгз 2РА Контактная электростатическая силоваямокроскопия (ЭСМ) (Сап!асс ЕРМ) 2лд Атомно-силовая акустическая микроскопия (АСАМ) (Асоппс-Еогсе асоамк псказзсору, АРАМ) Отображение распределения злектрического потенциала по поверхности образца, характери- зуется повышенным разрешением Отображение распределения локальной упруго- сти по поверхности образца Отображение распределения локальной упруго- сти по поверхности образца с вазможностью получения количественнык данных по распре- делению приведенного модуля Юнга Измерение рельефа поверхности с использовани- ем колеблющегося с резонансной часзитой зонда В процессе сканирования острие зонда в пикшей точ- ке колебаний слегка касаесся поверхности образца Отображение сигнала рассогласования на входе системы обратной связи в процессе реализации прерывисто-контактного метода, обеспечивает подчеркивание малоразмерных деталей рельефа поверхности Отображение особенностей рельефа,поверхно- стной ад!евин и вязкоупругости,определяющ их фазовую задержку колебаний зонда Измерение рельефа поверхности с использова- нием колеблющегося с резонансной частотой зонда.
В процессе сканирования острие зонда не каса- ется поверхности образца, а обратная связь поддерживает постоянную амплитуду колебания зонда Окоичаиие глабл. 11 Общие характеристикк Наимеповюгие 5. Миогопроходиые методики (Мапу-раза Гесьп!Чпез) 5.!. Статическаямагпитио- Отображаетраспределепиемагиитиойструктусиловая микроскопия !ры поверхности, свяэаииой с локальными раз- (СМСМ) (ПС Майпепс личиями распределения первой производной Рогсе Мкгокору, Г!С магнитного поля МРМ) 5.4. Метод зонда Кельвииа (Ке(т(п РгоЬе М!сгоэсору) б. Сканирующая ближиепольизя оптическая микроскопия (СБОМ) — это возможность изучать оптические свойства образца (его способность отражатгь пропускать, рассеивать свет) с пространственным разрешением несколько десятков иапометров Представленные в сводной таблице методы являются базой для реализации на их основе различных средств измерений СЗМ 111 Ц.
В 1981 году Герд Бинниг и Хайнрих Ререр из лаборатории 1ВМ в Пюрихе создали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ). С его помощью были получены поразившие всех изображения поверхности кремния в реальном масштабе. Человек впервые смог увидеть атомы и прикоснуп,ся к ним (62, 124). 5Д. Динамическая магиитиосиловая микроскопия (ДМСМ) (АС Мавпег!с Рогсе М!сгозсору, АС МРМ 5.3. Электростатическая силовая микроскопия (ЭСМ) (Е!есггозгацс Рогсе М!сгозсору, ЕРМ) 5.5. Сканирующая емкости ая микроскопия(СЭМ) (5сапп!пк Сарае!галсе М!сгозсору, 5СМ) Отобрзжеиие распределеиия магниткой струк- туры поверхности, связанной с локальными различиями распределения второй производ- ной магнитного поля Отображает распределеиие электрического по- тенциала по поверхности образца Измерение распределеиия электрического по- теициала по поверхности образца Отображение распределения локальиой по- верхностной электрической емкости в системе проводящий образец — проводящее острие Развивая идеи, заложенные в СТМ, в 1986 году Герхард Бинниг, Калвин Куэйт и Кристофер Гербер создали атомно-силовой микроскоп (АСМ), благодаря которому были преодолены присущие СТМ ограничения [125).
В свою очередь АСМ стал родоначальником широкого семейства сканирующих зондовых устройств и использукпцих их технологий, которое продолжает увеличиваться и посейдень. В том же1986г. Г Бинниги Х. Рерербылиудостоены Нобелевской премии в области физики за открытие принципа туннельной, атомно-силовой и световой сканирующей микроскопии. Необходимо отметить, однако, что еще в 1966 г.
Рассел Янг высказая предположение о возможности получения рельефа поверхности путем использования тока между поверхностью и металлической остроконечной иглой, В 1971 г. он опубликовал статью об устройстве, названном ТоройгарЫпег, которое содержало все основные узлы сканирующего туннельного микроскопа. Сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ) — таково общее название такого типа устройств — широко используются сегодня как в фундаментальной науке о поверхности, так и традиционном анализе шероховатости поверхности.
Не менее эффектно применение СЗМ-технологий для построения трехмерных изображений — от атомов до микронных образований на поверхности биологических объектов. Скамируюп(ий зпндпвый микуостспл — это инструмент со множеством возможностей, С его помощью можно строить реальные трехмерные изображения с широким динамическим диапазоном, охватывающим традиционные «сферы деятельности» оптических и электронных микроскопов. Это также и профилометр с беспрецедентным разрешением.
Сканирующий зондовый микроскоп может измерять такие физические свойства, как например проводимость поверхности, распределение статических зарядов, магнитных полей и модуля упругости, свойства смазочных пленок и др, (129, 1403, Изображения, получаемые с помощью СЗМ, относятся к разряду создаваемых микроскопическими методами образам, которые достаточно легко интерпретировать.
В случае электронного 114 115 или оптического микроскопа принцип получения изображения базируется на сложных электромагнитных дифракционных эффектах. Поэтому иногда могут возникнуть затруднения при определении, является ли некоторый элемент микрорельефа поверхности выступом или впадиной. Напротив, СЗМ регистрирует истинно трехмерные параметры. На СЗМ-изображении выступ однозначно предстает выступом, а впадина ясно видна как впадина. На получаемых при помощи оптических или электронных микроскопов изображениях, например, плоского образца, состоящего из чередующихся отражающих и поглощающих участков, могут возникать искусственные изменения контрастности.
Атомно-силовой микроскоп, в свою очередь, практически безразличен к изменениям оптических или электронных свойств и дает информацию об истинной топографии поверхности. В настоящее время широко вьптускаются СЗМ и принадлежности к ним. Среди наиболее известных фирм можно назвать «131й)та1 1пзгпппепгз», «Раск Яс(епйбс 1пзгпипепгз», «Оппсгоп, Тороте1пх, Вцг!е)йй» и др. Цены на СЗМ-устройства промышленного производства колеблются в широких пределах — от 40 тыс.
долл, за простейший АСМ до 100 — 200 тыс. долл, и выше в зависимости от комплектации и спектра решаемых задач. Изготавливаются СЗМ также в России (фирмы НТ-МДТ) и Республике Беларусь (ИММС НАНБ). Все СЗМ содержат компоненты, схематично представленные на рис. 42 1133). В конструкции каждого сканирующего зондового микроскопа есть свои отличия. В комплекте прибора могут также присутствовать дополнительные устройства, позволяющие модифицировать базовый блок для решения специальных задач.
Однако общая структура СЗМ остается более или менее одинаковой. В состав СЗМ-комплекса обычно входит компьютер, который управляет работой электромеханической части микроскопа, принимает и записывает регистрируемые зондом данные, производит на их основе построение СЗМ-изображения и, кроме того, позволяет обрабатывать полученное изображение, без чего подчас бывает трудно или вообще невозможно проанализировать наблюдаемую картину. гЪс. 4«. Общая схема сканирующего»видового ми«роскина АСМ и СТМ являются на сегодня наиболее распространенными в практике СЗМ-технологиями.
Тем не менее, большинство промышленно выпускаемых устройств обычно разработаны таким образом, что для добавления к прибору новых функций и возможностей достаточно переоснастить его основной блок, заменив отдельные неболыпие части. Иногда единственным необходимым изменением является переключение из одного режима в другой непосредственно в обслуживающей компьютерной программе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
