СТМ (553290)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Сканирующий туннельный микроскоп

Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) изобретен Г. Бинингом и Т. Рорером в швейцарском отделении IBM. Рабочая камера СТМ должна быть защищена от посторонних воздействий хорошей экранировкой и высоким вакуумом.

Функционирование сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) состоит в регистрации изменение туннельного тока между иглой (зондом) и подложкой. Зонд укреплен на консоли (cantilever). Благодаря обратной связи в СТМ зонд (tip) перемещается вверх – вниз, повторяя рельеф поверхности (surface) в случае поддержания с помощью автоматики постоянного туннельного тока. Фиксируется перемещение зонда. Информационный сигнал I или h после компьютерной обработки выводится на дисплей. При поддержании постоянного уровня иглы информационным параметром зазора между зондом и подложкой является величина туннельного тока.

СТМ может использоваться не только для исследования, но и в ряде технологических операций, которые проходят в малом пространстве между зондом и подложкой. Такой микроскоп часто называют силовым. Зонд изготавливается из монолитного вольфрама. Диаметр острия не более 10 нм. В перспективе зонд для увеличения разрешающей способности может быть использована углеродная нанотрубка (УНТ).

Локально в области зонда происходит туннелирование электронов с энергией не менее 0,25 эВ при ширине потока 0,1 - 0,2 нм. Туннельный ток вызывается градиентом полей:

- электрического,

- магнитного,

- электромагнитного СВЧ и оптического диапазона. Имеются и другие механизмы стимулирование межмолекулярного взаимодействия

- тепловой (пикосекундной длительности),

- механический (в частности ультразвуковой – здесь действует чередование низкого и высокого давления).

Распределение полей должно быть неоднородным. Острый угол зонда способствует концентрации заряда на острие. Зонд размещается в пучности поля. Это ограничивает зону влияния пятном непосредственно под зондом. Чем больше неоднородность, тем выше разрешающая способность. Это достигается сочетанием полей, например, электрического и магнитного, электрического и теплового. Задача полевого влияния - не только воздействовать на заряженные частицы, но также ионизировать или формировать диполи из нейтральных молекул. Это дает возможность манипулирования отдельными атомами и молекулами.

Энергия полей варьируется от долей до десятков эВ в зависимости от требуемой функции. Энергия долей эВ инфракрасного поля способна вызвать тепловую миграцию и может быть использована для планарной сборки. Но стабильность такой сборки невелика ввиду малой энергии.

Энергия оптического излучения в несколько десятков эВ способна:

- разрывать и синтезировать молекулы, в том числе органические,

- локально производить химическое осаждение из газовой фазы (аналогично операции «на след луча»),

- активизировать адсорбцию или десорбцию атомов и молекул с вершины зонда,

- создавать локальные электрические заряды в сегнетоэлектриках и электретах,

- проводить локальные химические процессы окисления и восстановления в присутствии соответствующих реагентов в рабочей камере,

- экспонировать электронночувствительные резисты.

Сборочные операции становятся 3-х мерными (активизируются нижележащие слои) и характеризуются большей стабильностью.

В диапазоне энергий от нескольких десятков до сотен эВ ионизируются молекулы любого вещества. Появляется возможность локального испарения, травления. 3-х мерная сборка проводиться для высокотемпературных материалов.

Существует много вариантов сканирующих микроскопов (СМ). Один из вариантов построения СМ представлен на рис.. Образец перемещается на координатном столе с вакуумным прижимом (Vacuum Chuck). Прецизионная часть перемещения осуществляется с помощью пьезоэлементов (Piezoelectric), обеспечивающих разрешающую способность не менее 0.01 нм. Регистрация вертикального перемещения осуществляется лазерным интерференционным методом. Луч лазера (Laser) отражается от внешней поверхности держателя зонда (Conducting Tip) и поступает в фотодетектор (Photodetector). При изменении положения зонда изменяется длина пути луча и, следовательно, фаза принятого сигнала. По изменению фазы судят о величине вертикального перемещения зонда. При формировании управляющего сигнала учитывается, в какой зоне фотодетектора принят отраженной луч лазера.

Рис. Блок-схема пьезоэлектрического силового микроскопа (Piezo-response Force Microscopy).

Возможна печать с помощью «наночернил» (nanoink), стекающих в водной среде (Water) с зонда СТМ (Ink-coated Pen) на подложку (Substrate).

Рис. Печать с помощью «чернил» NanoInk.

Рис. Формирование золотого нанопровода с помощью СТМ.

Рис. Матрица консолей с зондами СТМ.

Зонд силового СТM можно выполнить в форме «плуга» (plow), который изготавливается из кремния с помощью литографии и анизотропного травления. Силовой СТМ способен испарять материал вблизи зонда. Как и в современном сельском хозяйстве, удобно использовать сразу несколько лемехов. Характерный размер острия составляет 30 нм, что и определяет ширину борозд. Процарапанные борозды на тонкой пленке резиста, нанесенного на поверхность кремния, были “дотравлены” с помощью реактивного ионного травления. В результате удалось сформировать структуру нитей кобальта толщиной 50нм.

Рис. Схема «плужной» технологии.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций