Зміст
Введення
. Сканирующая зондовая мікроскопія
. 1 Теоретичні основи СЗМ
. 2 Сканирующие тунельні мікроскопи
. 3 Атомно-силова мікроскопія
. 4 Бліжнепольная оптична мікроскопія
. Дослідження поверхні кремнію з використанням скануючого зондового мікроскопа NanoEducator
. 1 Конструкція і принцип роботи скануючого зондового мікроскопа NanoEducator
. 2 Проведення СЗМ експерименту
Список використаних джерел
Введення
Фізика поверхневих явищ в даний час є одним з найбільш інтенсивно розвиваються розділів науки. Саме на фундаментальних дослідженнях в галузі фізики поверхні твердого тіла засновані успіхи сучасної мікро і наноелетронікі. Тому дослідження різноманітних електронних, атомних і молекулярних процесів, що відбуваються на поверхні твердих тіл, залишається актуальним завданням.
Найбільш поширеними методами вирішення таких завдань є растрова електронна мікроскопія (РЕМ), що просвічує електронна мікроскопія (ПЕМ), атомно-силова мікроскопія (АСМ), скануюча тунельна мікроскопія (ВТМ), мікроскопія на основі сфокусованих іонних пучків , вторинна іонна мас-спектрометрія, оже-спектроскопія та інші. З погляду дослідження рельєфу і фізичних властивостей структур з високим латеральним дозволом (менш 10 нм) однією з найбільш перспективних є атомно-силова мікроскопія (АСМ), важливий гідність якої полягає в елементарній процедурі підготовки зразків.
Першорядне значення для розуміння властивостей будь-якого об'єкта має знання його атомної структури. Останні 30 років мікроструктура поверхонь інтенсивно вивчалася методами дифракції і розсіяння електронних і іонних пучків, а також електронної спектроскопії. Однак більшість цих методів спочатку розроблялися для дослідження об'ємної структури твердих тіл, тому вони не завжди годяться для отримання інформації про структуру поверхні, тим більше на атомному рівні.
У 1981 році Герхард Бінніг і Хайнріх Рёрер з лабораторії IBM в Цюріху представили світу скануючий тунельний мікроскоп (СТМ). З його допомогою були отримані вразили всіх зображення поверхні кремнію в реальному масштабі. Людина вперше зміг побачити атоми і доторкнутися до них.
Розвиваючи ідеї, закладені в СТМ, в 1986 році Герхард Бінніг, Калвін Куейт і Крістофер Гербер створюють атомно-силовий мікроскоп (АСМ), завдяки якому були подолані властиві СТМ обмеження. У свою чергу АСМ став родоначальником широкого сімейства скануючих зондових пристроїв і використовують їх технологій, яка продовжує збільшуватися і посій день. У тому ж 1986 Г. Бінніг і Х. Рёрер були удостоєні Нобелівської премії в галузі фізики за відкриття принципу тунельної, атомно-силової та світлової скануючої мікроскопії.
Зображення, одержувані за допомогою СЗМ, відносяться до розряду створюваних мікроскопічними методами образів, які досить легко інтерпретувати. У разі електронного або оптичного мікроскопа принцип отримання зображення базується на складних електромагнітних дифракційних ефектах. Тому іноді можуть виникнути труднощі при визначенні, чи є певний елемент мікрорельєфу поверхні виступом або западиною. Навпаки, СЗМ реєструє істинно тривимірні параметри. На СЗМ - зображенні виступ однозначно постає виступом, а западина ясно видна як западина. На одержуваних за допомогою оптичних або електронних мікроскопів зображеннях, наприклад, плоского зразка, що складається з чергуються відображають і поглинаючих ділянок, можуть виникати штучні зміни контрастності. Атомно-силовий мікроскоп, у свою чергу, практично байдужий до змін оптичних або електронних властивостей і дає інформацію про істинну топографії поверхні.
В даний час існують прилади, що дозволяють відображати окремі атоми: польовий іонний мікроскоп і трансмісійний електронний мікроскоп високого дозволу. Проте обидва вони мають суттєві обмеження по застосовності, пов'язані зі специфічними вимогами до форми зразків. У першому випадку зразки повинні мати форму гострих голок з провідного матеріалу з радіусом закруглення не бiльше 100 А, а в другому - форму тонких плівок товщиною менее1000 А.
Сканирующая зондовая мікроскопія охоплює в даний час широкий спектр методів дослідження поверхні. Серед них - СТМ, АСМ, скануюча мікроскопія ближнього світлового поля і ряд інших методів.
СЗМ ефективно використовується для досліджень у різних галузях науки і техніки: в біології та медицині, в матеріалознавстві, в дослідженнях різних покриттів і тонких плівок, полімерних та наноструктурованих матеріалів, в хімії та хімічній промисловості, фізики та...
