Атомно-силова мікроскопія

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Зміст

1. Введення

2. Принципова пристрій мікроскопа АСМ

2.1 Атомно-силовий мікроскоп

2.2 Способи сканування

3. Дослідження механічних властивостей полімерних плівок

3.1 Дослідження деформування поверхні

3.2 Необхідність. Проблематика

4. Тунельний мікроскоп

4.1 Відкриття

4.2 Переваги і недоліки скануючої зондової мікроскопії по відношенню до інших методів діагностики поверхні

4.3 Режими сканування

5. Застосування АСМ

6. Перспективи

Література

1. Введення

Роздільна здатність людського ока - близько 100 мікрометрів (0,1 мм), що приблизно відповідає товщині волосини. Щоб побачити більше дрібні предмети, потрібні спеціальні пристрої. Винайдений в кінці XVII століття мікроскоп відкрив людині нові світи, і в першу чергу світ живої клітини. Але в оптичного мікроскопа є природний фізична межа дозволу - довжина хвилі світла, і ця межа (приблизно рівний 0,5 мкм) був досягнутий до кінця XIX століття. Наступним етапом занурення в глиб мікросвіту став електронний мікроскоп, у якому в ролі променя світла виступає пучок електронів. Його роздільна здатність досягає декількох ангстрем (0,1 нм), завдяки чому вченим вдалося отримати зображення вірусів, окремих молекул і навіть атомів. Але і оптичний і електронний мікроскоп дають лише плоску картинку [1].

Рис.1

Побачити тривимірну структуру мікросвіту вдалося тільки тоді, коли на зміну оптичному променю прийшла найтонша голка. Спочатку принцип механічного сканування за допомогою мікрозонда знайшов застосування в скануючої тунельної мікроскопії, а потім на цій основі був розроблений більш універсальний метод атомно-силової мікроскопії. Атомно-силова мікроскопія дозволяє аналізувати на атомному рівні структуру самих різних твердих матеріалів - скла, кераміки, пластиків, металів, напівпровідників. Вимірювання можна проводити не тільки в вакуумі, а й на повітрі, в атмосфері будь-якого газу і навіть у краплі рідини. Цей метод незамінний і для дослідження біологічних об'єктів [1].

З уть методу.

З уть методу полягає в тому, що пучок електронів, взаємодіючи з поверхнею, розсіюється на ній і реєструє її структуру, він може проходити зразок наскрізь - ПЕМ, або відбиватися ОЕМ [2].

Пристрій мікрозонда.

Мікрозонд представляє собою тонку платівку-консоль (її називають кантільовери, від англійського слова "cantilever" - консоль, балка). На кінці кантилевер розташований гострий шип (радіус закруглення від 1 до 10 нм). При переміщенні мікрозонда уздовж поверхні зразка вістря шпильки підводиться і опускається, окреслюючи мікрорельєф поверхні, подібно до того, як ковзає по грамплатівці патефона голка. На виступаючому кінці кантилевер (над шипом) розташована дзеркальна майданчик, на яку падає і від якої відбивається промінь лазера. Коли шип опускається і піднімається на нерівностях поверхні, відбитий промінь відхиляється, і це відхилення реєструється фотодетектором. Дані фотодетектора використовуються в системі зворотного зв'язку, яка забезпечує постійну силу тиску вістря на зразок. П'єзоелектричний перетворювач може реєструвати зміну рельєфу зразка в режимі реального часу. В іншому режимі роботи реєструється сила взаємодії вістря з поверхнею при постійному положенні шипа над зразком. Мікрозонд зазвичай роблять з кремнію або нітриду кремнію. Роздільна здатність методу складає приблизно 0,1-1 нм по горизонталі і 0,01 нм по вертикалі. Зміщаючи зонд по горизонталі, можна отримати серію рельєфів і за допомогою комп'ютера побудувати тривимірне зображення [1,4].

При використанні атомно-силової мікроскопії не потрібно, щоб зразок проводив електрику. Завдяки цьому атомно-силова мікроскопія знайшла широке застосування для аналізу біологічних об'єктів - кристалів амінокислот, білків, клітинних мембран і багато чого іншого [1].

У лабораторії, де займаються дослідженнями, є унікальний сверхвисоковакуумний відбивний електронний мікроскоп, що дозволяє проводити in-situ експерименти з напівпровідниковими матеріалами і має тільки один аналог у світ е в Японії. Також є мікроскопія високої роздільної здатності на базі ПЕМ Jeol-4000 [2].

2. Принципова пристрій мікроскопа АСМ

Скануюча зондовая мікроскопія - це метод дослідження поверхні, заснований на взаємодії мікрозонда (кантилевер у разі АСМ) з поверхнею зразка. Мікрозонд або кантилевер (англ. - балка) представляє собою кремнієву пластинку (3х1.5х0.3 мм) з стирчить з торця балкою (як прямокутної, так і трикутної форми), - на кінці балки знаходиться шип, кінець якого і зондує поверхню [3 ].

2.1 Атомно-силовий мікроскоп

Однією з найбільш поширених різновидів «скануючої зондової мікроскопії», є атомно-силова мікроскопія (Мал. 1).

Перший мікроскоп такого типу був сконструйований Г. Бінніг, Х. Гербером і С. Квайтом в 1986 році, після того як роком раніше Г. Бінніг показ принципову можливість неруйнівного контакту зонда з поверхнею зразка [2].

Кантільовери поділяються на тверді і м'які, - по довжині балки, а характеризується це резонансною частотою коливань кантилевер. Процес сканування мікрозонд поверхні може відбуватися як в атмосфері або заздалегідь заданому газі, так і у вакуумі, і навіть крізь плівку рідини. СЗМ вимірює як нормальне до поверхні відхилення зонда (субангстремное дозвіл) так і латеральне - одночасно. Для детектування відхилення використовується напівпровідниковий лазер з довжиною хвилі 670 нм і оптичної потужністю 0,9 мВт. Лазерний промінь прямує на зворотну до по відношенню до поверхні бік кантилевер (на самий кінчик), яка покрита спеціальним алюмінієвим дзеркальним шаром для найкращого відображення, і відбитий промінь потрапляє в спеціальний чотирьохсекційний фотодіод. Таким чином, відхилення кантилевер призводять до зміщення променя лазера щодо секцій фотодіода, - зміна різницевого сигналу з фотодіода і буде показувати амплітуду зміщення кантилевер в ту чи іншу сторону. Така система дозволяє вимірювати відхилення лазера у вугіллі 0,1 ", що відповідає відхиленню кантилевер на кут 2 • 10-7 радий [2,5].

2.2 Способи сканування

Сканування поверхні може відбуватися двома способами, - сканування кантільовери і сканіровеніе підкладкою. Якщо в першому випадку руху вздовж досліджуваної поверхні здійснює кантилевер, то в другому щодо нерухомого кантилевер рухається сама підкладка. Для збереження режиму сканування, - кантилевер повинен знаходитися поблизу поверхні, - залежно від режиму, - будь то режим постійної сили, або постійної висоти, існує система, яка могла б зберігати такий режим під час процесу сканування. Для цього в електронну схему мікроскопа входить спеціальна система зворотного зв'язку, яка пов'язана з системою відхилення кантилевер від первинного положення. Рівень зв'язку (робоча точка) кантилевер-підкладка задається заздалегідь, і система зворотного зв'язку відпрацьовує так, щоб цей рівень підтримувався постійним незалежно від рельєфу поверхні, а сигнал, що характеризує величину відпрацювання і є корисним сигналом детектування [2,5].

Зразок (поверхня) і кантилевер зближуються за допомогою крокового двигуна до тих пір поки поверхню і кантилевер не почнуть взаємодіяти, що призведе до такого зміщення лазерного променя на секціях фотодіода, а значить до такого різницевого струму, що зворотний зв'язок припинить зближення.

Кантилевер безпосередньо пов'язаний з четирехобкладочной пьезотрубкой, подаючи напругу на протилежні обкладки, можна відповідно змінювати вигин трубки, а значить і область сканування кантилевер (горізонтальтное відхилення пьезотрубкі) уздовж відповідно осі абсцис і осі ординат. Всередині трубки перебувати також п'єзоелемент, який відповідає за усунення кантилевер уздовж нормалі до поверхні, тобто осі аплікат. При скануванні поверхні задається робоча точка, фізичний зміст якої є величина висунення пьезотрубкі по відношенню до максимальної амплітуди (зазвичай близько 50%). Зворотній зв'язок відпрацьовує величину висунення пьезотрубкі для підтримання режиму (постійної сили або постійної висоти, у разі ВТМ - постійного тунельного струму) сканування. У разі сканування підкладкою така система приєднана до підкладки [1,2].

3. Дослідження механічних властивостей полімерних плівок

Останнім часом не слабшає інтерес до нанотехнологій, зокрема до процесів самоорганізації в матеріалах. У світлі цього стає очевидною необхідність розробки нових нетрадиційних підходів для виявлення кореляції "структура-властивості" гетерофазних полімерних систем.

Дослідження механічних властивостей полімерних плівок (вимірювання модуля Юнга, коефіцієнта Пуассона і т.д.) є важливим практичним завданням, пов'язаної з істотними експериментальними труднощами. Оскільки плівки тонкі і гнучкі, для реєстрації їх деформацій потрібні спеціальні методи. Зокрема, для дослідження деформацій поверхні плівок може бути використана атомно-силова мікроскопія, через яку в останні роки закріпився статус одного з основних методів дослідження поверхні твердих тіл [1,2]. Її основна перевага перед іншими видами мікроскопії (оптичної, електронної, Оже) полягає в тому, що вона дозволяє отримати тривимірне зображення, тобто надає інформацію про структуру і мікрорельєфі поверхні. Хоча цей метод застосовується для вивчення надзвичайно широкого класу об'єктів (макромолекул, біологічних об'єктів, наноструктур), лише в декількох роботах він був використаний для прямого вивчення деформацій полімерів [1,2].

3.1 Дослідження деформування поверхні

Всі методи опису деформацій можна розділити на дві групи в залежності від того, досліджується чи зразок безпосередньо в процесі або після деформації. До першої групи належать, наприклад, спостереження деформівного зразка під оптичним мікроскопом і унікальні експерименти по деформації вуглецевих нанотрубок під електронним мікроскопом [10]. У таких випадках іноді говорять, що дослідження відбувається в реальному часі, in situ. До другої групи відносяться експерименти, в яких деформація і вивчення зразка виробляються на різних пристроях. У цьому випадку експериментатора зазвичай цікавлять середні, загальні характеристики і параметри зразка, а не особливості його конкретної точки або області [5].

У такому контексті застосування атомно-силової мікроскопії для опису деформування поверхні має особливе місце. Для того, щоб спостерігати деформацію поверхні в АСМ, необхідно східчасто збільшувати навантаження, і при кожному її значенні дослідити поверхню. Мабуть, першою роботою, в якій, запропоновано такий експеримент, була стаття [3]. Схема використаної авторами установки показана на рис. 1. Плівка орієнтованого поліетилентерефталату (ПЕТФ) розміщувалася в спеціальному затиску, на який зверху встановлювався АСМ. Проводилося сканування ділянки поверхні поблизу помітного в оптичний мікроскоп дефекту, потім зразок деформувався. Рис 1 Схема установки для деформації плівок і спостереження в АСМ [3] Один із затискачів нерухомий. Спеціальна система гвинтів дозволяла коректувати положення АСМ так, щоб після деформації можна було знову досліджувати той же самий ділянку. Прикладається до зразка напруга вимірювалося спеціальним датчиком, а величина деформації вимірювалася по зсуві мікроскопічних дефектів і нерівностей на кадрі розміром 50 * 50мкм. Таким методом було отримано силова крива та виміряно коефіцієнт Пуассона. Було показано, що ставлення бічний контракції до поздовжньої деформації зростає в процесі витяжки від 0,25 при деформації 25% до 0,45 при деформації 50% [2,5].

У роботі тих же авторів [4] досліджувалась плівка з полиимида. У процесі витяжки зразка макроскопічна деформація (між затискачами) порівнювалася з мікроскопічної (вимірюваною на масштабах 50 мкм і 5 мкм).

Авторами було показано, що ці криві в межах похибки збігаються, тобто спостерігається афінна деформація зразка. Автори роботи [5] запропонували використовувати аналогічний метод для вимірювання коефіцієнта Пуассона тонких плівок, виготовлених з різних матеріалів (ПЕТФ, поліетил).

3.2 Необхідність. Проблематика

Розвиток сучасної напівпровідникової технології було б немислимо без мікроскопічних способів дослідження. Вимоги до інтеграції напівпровідникових логічних елементів, зменшення їх розмірів, поліпшення якості задають необхідність у точній діагностиці кордонів розділу. Розвиток процесів самоорганізації на поверхнях напівпровідників, систем молекулярно-променевої епітаксії, нанолітографії несе за собою розвиток нових напівпровідникових технологій.

На жаль електронна мікроскопія обмежена у своїх можливостях з дослідження та діагностики поверхні. Поряд з величезними плюсами, які вона має (наприклад, можливість мати на кожен момент інформацію про всій поверхні, можливість реалізації in-situ експериментів), існує кілька незаперечних недоліків. До таких належать, у першу чергу, необхідність достатнього вакууму для отримання щодо хорошого дозволу (немає можливості дослідити рідинні об'єкти), відсутність можливості перегляду великих зразків, досягнення атомного дозволу в критичних для поверхні умовах, коли енергія пучка електронів досягає величини до 300 кеВ [3 ].

4. Тунельний мікроскоп

4.1 Відкриття

У зв'язку з цим незаперечним досягненням стало відкриття 1982 року (момент опублікування в Phys. Rev. Lett.) Генріхом Рорер та Гердом Бінніга методу скануючої тунельної мікроскопії, яка поклала початок розвитку скануючої зондової мікроскопії. Працюючи над мікроскопічними дослідженнями зростання і електричних властивостей тонких діелектричних шарів у лабораторії IBM в Рюмліконе у Швейцарії, автори думали використовувати тунельну спектроскопію. У той час були відомі роботи Янга про польове випромінюють мікроскопі, Томпсона по тунелювання в вакуумі з керованим вістрям, так що думка про здатність вимірювання за допомогою ефекту тунелювання не тільки спектроскопічних властивостей поверхні, але і її рельєфу, була заснована на працях чималої кількості дослідників [ 2].

І ось коли автори отримали атомне зображення давно хвилювала всіх поверхні кремнію з періодом 7 на 7, - в 1986 році світ відзначив їх Нобелівською премією. Безліч труднощів, які ускладнювали дослідження зразків у ВТМ, спонукали до 1986 року розробити їх перший атомно-силовий мікроскоп, який міг використовувати ті самі сили взаємодії між зразком і вістрям, які так заважали у разі ВТМ. Атомно-силовий мікроскоп дозволяв проводити вимірювання не тільки в вакуумі, а й в атмосфері, заздалегідь заданому газі і навіть крізь плівку рідини, що стало безперечним успіхом для розвитку біологічної мікроскопії. Так був про покладено початок ери скануючої зондової мікроскопії. Незабаром була представлена ​​мікроскопія ближнього поля, яка задіяла оптичні хвилі для дозволу об'єктів до 10 ангстремм [2].

4.2 Переваги і недоліки скануючої зондової мікроскопії по відношенню до інших методів діагностики поверхні

Переміщаючись в площині зразка над поверхнею, «кантилевер» згинається, відстежуючи її рельєф. Однак при скануванні зразка в контактному режимі поверхню зразка частково пошкоджується, а роздільна здатність методу виявляється досить низьким. Розробка методів полуконтактного і безконтактного сканування, коли, зонд входить у контакт із поверхнею тільки в нижній точці траєкторії власних резонансних коливань або не входить в контакт взагалі, дозволили збільшити дозвіл АСМ, значно знизивши тиск на зразок з боку зонда. Для реєстрації відхилення «кантилевер» запропоновані різні системи, засновані на використанні ємнісних датчиків, інтерферометрів, систем відхилення світлового променя або п'єзоелектричних датчиків. У сучасних приладах кут вигину «кантилевер» реєструється за допомогою лазера, промінь якого відбивається від зовнішньої сторони консолі і падає на фотодіодному секторний датчик (Рис.2). Система зворотного зв'язку відстежує зміну сигналу на фотодетектор і управляє «системою нанопозіцонірованія». Використання «пьезодвігателей» та атомно-гострих зондів дозволяє домогтися атомного дозволу АСМ у високому вакуумі (рис. 3).

Рис.3

Крім безпосереднього дослідження структури поверхні методом контактної АСМ, можна реєструвати сили тертя і адгезійні сили. В даний час розроблені багатопрохідні методики, при яких реєструється не тільки топографія, але і електростатичне або магнітна взаємодія зонда із зразком. За допомогою цих методик вдається визначати магнітну і електронну структуру поверхні, будувати розподілу поверхневого потенціалу та електричної ємності, і т.д. (Рис. 3). Для цього використовують спеціальні «кантільовери» з магнітними або провідними покриттями. АСМ також застосовуються для модифікації поверхні. Використовуючи жорсткі зонди, можна робити гравіювання і проводити «наночеканку» - видавлювати на поверхні крихітні малюнки. Застосування рідинної атомно-силової мікроскопії дозволяє локально проводити електрохімічні реакції, прикладаючи потенціал між зондом і проводить поверхнею (рис. 2), а також відкриває можливість застосування АСМ для дослідження біологічних об'єктів (рис. 4) [1,2].

Необхідно було вирішити безліч технічних проблем: як уникнути механічних вібрацій, що призводять до зіткнення вістря з поверхнею (м'яка підвіска), які сили діють між зразком і вістрям (до створення АСМ), як переміщати вістря з такою високою точністю (п'єзоелектрики), як приводити зразок і вістря в контакт (спеціальний тримач), як уникнути теплових флуктуацій (використання не ниткоподібних кристалів з ​​великими пружними константами, низькі темеператури), форма вістря та її отримання (на поверхні основного вістря існують мініострія - спочатку використовувалися вони, потім з допомогою самого процесу тунелювання - сильне вакуумне електричне поле при напрузі всього лише кілька вольт викликало міграцію іонів (випаровування) [2].

Принциповим властивістю електронної, оптичної, ядерної мікроскопій є, то що кожна частка, провзаємодіяти із зразком, будь то атом або субатомні об'єкти, є зондом. Однак, цього методу є свої мінуси і плюси. Так квантовий принцип невизначеності, який говорить, що визначення одночасно імпульсу та координати об'єкта дослідження, можливо тільки з певною точністю, змушує збільшувати імпульс реєструючих часток (енергію), що пов'язано зі створенням спеціальних технологій. Збільшення імпульсу реєструючих частинок (наприклад, електрони в ПЕМ досягають енергій до 1000 кеВ) створює проблеми зі стійкістю об'єкта до руйнування. Однак плюсом є той факт, що одночасно виходить інформація відразу з відносно великої ділянки поверхні, що дозволяє використовувати даний метод для in-situ досліджень. Так само головним недоліком даного виду мікроскопії можна назвати умова відносного вакууму, для отримання більш менш якісного зображення.

Атомно-силова мікроскопія дозволяє обробляти зразки в атмосфері, проте, головним її недоліком є відсутність одночасної інформації про всій поверхні, - в кожний момент часу ми маємо інформацію тільки від ділянки безпосередньо регістріруюемого зондом. Це не дозволяє використовувати in-situ методику. Атомно-силова мікроскопія дозволяє отримувати інформацію про поверхневому заряді, про поверхневу ємності, про поверхневої провідності, про магнітні властивості. Дозволяє вимірювати ці параметри навіть крізь плівку рідини [1,2,4].

4.3 Режими сканування

Існують контактний, безконтактним і полуконтактний або резонансний режими сканування поверхні.

Контактний метод полягає в тому, що кантилевер безпосередньо торкається поверхні і повторює її форму в міру проходження поверхні [2].

Безконтактний і полуконтактний режим характеризуються додатковою умовою сканування, яке дозволяє здійснити більш певне і більш тонке сканування поверхні. Кантилевер жорстко зв'язується з окремим п'езоелементом і коливається зі своєю резонансною частотою. При взаємодії з поверхнею збивається фаза, і спеціальний синхронний детектор намагається вирівняти частоту за допомогою сигналу зворотного зв'язку. Таким чином, тепер детектується крім відхилення амплітудного також відхилення фазовий. У цьому режимі кантилевер як би постукує по поверхні.

Основні моди роботи:

1. Контактна мода.

Топографія. F = const.

Вимірювання сил. Z = const.

Вимірювання сил тертя.

Вимірювання локальної жорсткості (модуляційний методика).

Вимірювання опору розтікання.

Резонансна мода.

Топографія.

Фазовий контраст.

Магніто-силова мікроскопія.

Електрістатіческо-силова мікроскопія.

2. Безконтактна мода.

Літографія.

Механічна.

Електрична.

Досягнення в світі АСМ

5. Застосування АСМ

Фахівці з Massachusetts Institute of Technology і Stanford University запропонували терабітних щільність запису для ЗУ з допомогою АСМ технології при кімнатній температурі і на повітрі (локальне окислення на поверхні титану). Фахівці лабораторії Lindsay Florida Institute of Technology активно досліджують ДНК і РНК за допомогою методу АСМ. Фахівці Institute of Applied Physics and Microstructure Research Center, University of Hamburg досліджують плівки фулеренів С60 на різних поверхнях.

У Laboratory of Applied Physics, Linkoping University (Швеція) вивчається взаємодія в поліелектролітів.

Таким чином, дуже різноманітна тематика може бути порушена в дослідженнях за допомогою методу скануючої силової мікроскопії.

Однією з найбільш поширених різновидів «скануючої зондової мікроскопії», є атомно-силова мікроскопія (Мал. 1). Перший мікроскоп такого типу був сконструйований Г. Бінніг, Х. Гербером і С. Квайтом в 1986 році, після того як роком раніше Г. Бінніг показ принципову можливість неруйнівного контакту зонда з поверхнею зразка [2].

Дійсно, якщо підвести зонд до зразка на відстань у декілька ангстрем, то між атомами, що утворюють вістря, і атомами, розташованими на поверхні зразка, почне діяти Ван-дер-Ваальсових сила тяжіння. Під дією цієї сили зонд буде наближатися до зразка до тих пір, поки не почнеться електростатичне відштовхування однойменно (негативно) заряджених електронних оболонок атомів зонда і поверхні (в хімії зазвичай використовують спеціальну форму кривої, що описує такі взаємодії - так званий «потенціал 6-12» ).

У перших атомно-силових мікроскопах зонд (голку кристалічного сапфіру) закріплювали на тонкій платиновій фользі, за переміщенням якої стежили за зміни тунельного струму, за аналогією зі скануючої тунельної мікроскопією. В даний час зонд закріплюють на гнучкій балці, званої «кантільовери» або консоллю. При підведенні зонда до зразка на відстань у декілька ангстрем і виникненні відразливого взаємодії «кантилевер» згинається до тих пір, поки тиск з боку зонда (обумовлений силою пружності консолі) не виявиться більше межі пружної деформації матеріалу зразка або зонда. Таким чином, основною властивістю «кантилевер» є його жорсткість, а підбір матеріалу і геометричних характеристик «кантилевер» дозволяє використовувати метод АСМ для самих різних додатків [1,2].

Переміщаючись в площині зразка над поверхнею, «кантилевер» згинається, відстежуючи її рельєф. Однак при скануванні зразка в контактному режимі поверхню зразка частково пошкоджується, а роздільна здатність методу виявляється досить низьким. Розробка методів полуконтактного і безконтактного сканування, коли, зонд входить у контакт із поверхнею тільки в нижній точці траєкторії власних резонансних коливань або не входить в контакт взагалі, дозволили збільшити дозвіл АСМ, значно знизивши тиск на зразок з боку зонда. Для реєстрації відхилення «кантилевер» запропоновані різні системи, засновані на використанні ємнісних датчиків, інтерферометрів, систем відхилення світлового променя або п'єзоелектричних датчиків. У сучасних приладах кут вигину «кантилевер» реєструється за допомогою лазера, промінь якого відбивається від зовнішньої сторони консолі і падає на фотодіодному секторний датчик (Мал. 1). Система зворотного зв'язку відстежує зміну сигналу на фотодетектор і управляє «системою нанопозіцонірованія». Використання «пьезодвігателей» та атомно-гострих зондів дозволяє домогтися атомного дозволу АСМ у високому вакуумі (рис. 2).

Крім безпосереднього дослідження структури поверхні методом контактної АСМ, можна реєструвати сили тертя і адгезійні сили. В даний час розроблені багатопрохідні методики, при яких реєструється не тільки топографія, але і електростатичне або магнітна взаємодія зонда із зразком. За допомогою цих методик вдається визначати магнітну і електронну структуру поверхні, будувати розподілу поверхневого потенціалу та електричної ємності, і т.д. (Рис. 2). Для цього використовують спеціальні «кантільовери» з магнітними або провідними покриттями. АСМ також застосовуються для модифікації поверхні. Використовуючи жорсткі зонди, можна робити гравіювання і проводити «наночеканку» - видавлювати на поверхні крихітні малюнки. Застосування рідинної атомно-силової мікроскопії дозволяє локально проводити електрохімічні реакції, прикладаючи потенціал між зондом і проводить поверхнею (рис. 2), а також відкриває можливість застосування АСМ для дослідження біологічних об'єктів (рис. 3). АСМ вже став одним з основних «наноінструментов» нанотехнологів, бути може, наступний крок за підкоренням «біонанотехнологій»?

6. Перспективи

Як вже було сказано, метод Атомно-силової мікроскопії може бути використаний для виробництва ЗУ з терабітних щільністю запису. Так фахівці IBM розробили спеціальну матрицю кантилевер 32х32 штуки, що дозволяє одночасно проводити літографію тисячею кантилевер. Метод дозволяє дізнатися якісно нову інформацію не тільки про поверхні а й про приповерхневих шарах, - це призведе до розвитку діагностики в різних напрямках, - магнітна діагностика АСМ, електростатична, електропровідних і т. п.

Плівка орієнтованого поліетилентерефталату (ПЕТФ) розміщувалася в спеціальному затиску, на який зверху встановлювалася АСМ. Проводилося сканування ділянки поверхні поблизу помітного в оптичний мікроскоп дефекту, потім зразок деформувався. Спеціальна система гвинтів дозволяла коректувати положення АСМ так, щоб після деформації можна було знову досліджувати його.

Сучасна атомно-силова мікроскопія активно використовується в усьому світі для дослідження як напівпровідників, так і будь-яких інших матеріалів. Дуже широкий розвиток вона отримала з дослідження вірусів, клітин, генів в біології, - там з нею пов'язують великі надії. Цікавим є можливість використовувати АСМ для літографії, - як механічного дряпання поверхні шипом, так і окислення поверхні під шипом при подачі на голку потенціалу. Це відкриває великі можливості з використання самого методу СЗМ для потреб нанолітогафіі [2].

Література

  1. Миронов В.Л. Основи скануючої зондової мікроскопії. 2004. Світ.

  2. Рашковіч Л.М. Атомно-силова мікроскопія процесів кристалізації в розчині / / Соросівський освітній журнал, 2001, № 10, с. 102-108.

  3. Р. Хейденрайх Основи просвічує електронної мікроскопії, Москва, Мир, 1966, с.472.

  4. Takashi Nishino, Akiko Nozawa, Masara Kotera, and Katsuhiko Nakamae In situ observation of surface deformation of polimer films by atomic force mikroskopy / / Rev. Sci. Instrum 71, 5, 2094-2094 (2000).

  5. Хірш П., Хови. І ін Електронна мікроскопія тонких кристалів. М.: Світ, 1968.

21


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Курсова
68.5кб. | скачати


Схожі роботи:
Мікроскопія
Мікроскопія вчора сьогодні завтра
Силова підготовка борця
Силова передача автомобілів і тракторів
Швидкісно-силова підготовленість школярів V-VI класів та її вдосконалення в процесу фізкультурних 2
Швидкісно-силова підготовленість школярів V-VI класів та її вдосконалення в процесу фізкультурних
Атомно-молекулярне вчення
Атомно-абсорбційний аналіз
Атомно-абсорбционный анализ 2
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru