т.буд.
Головним достоїнством сучасних СЗМ є: можливість отримання достовірних даних про висоту мікрорельєфу, відсутність додаткових проміжних процедур (напилення, виготовлення реплік), що знижують достовірність результатів; можливість отримання нанометрового, а іноді і ангстремного дозволу на повітрі. Крім того, поряд з дослідженням рельєфу АСМ дозволяє вивчати різні локальні властивості поверхні: фрикційні, адгезійні, механічні, електрофізичні, магнітні та інші. Також АСМ використовується для локальної модифікації структури і властивостей поверхні.
Останнє десятиліття в експериментальній фізиці характеризується інтенсивним розвитком принципово нових методів вивчення поверхонь з нанометровим і атомарним просторовим дозволом. В даний час ці методи об'єднані під загальною назвою - скануюча зондовая мікроскопія (СЗМ). Цей термін відноситься до будь-яких типів мікроскопів, в яких зображення формується за рахунок переміщення (сканування) гострого микрозонда (голки) над досліджуваної поверхнею. Родоначальником таких приладів є скануючий тунельний мікроскоп (СТМ).
. Сканирующая зондовая мікроскопія
. 1 Теоретичні основи СЗМ
Для детального дослідження поверхні твердих тіл існує багато різноманітних методів. Мікроскопія, як засіб отримання збільшеного зображення, зародилася ще XV в. коли вперше були виготовлені прості збільшувальні скла для вивчення комах. У кінці XVII ст. Антоніо ван Левенгук виготовив оптичний мікроскоп, який дозволив встановити існування окремих клітин, хвороботворних мікробів і бактерій. Вже в 20 столітті були розроблені методи мікроскопії за допомогою електронних та іонних пучків.
У всіх описаних методах застосовується наступний принцип: освітлення досліджуваного об'єкта потоком частинок і його подальше перетворення. У скануючої зондової мікроскопії використаний інший принцип - замість зондирующих частинок в ній використовується механічний зонд, голка. Образно висловлюючись, можна сказати, що, якщо в оптичному або електронному мікроскопах зразок оглядається, то в СЗМ - обмацують.
Іншим важливим принципом, відображеним у назві методу СЗМ, є принцип сканування, тобто отримання не усередненої інформації про об'єкт дослідження, а дискретне (від точки до точки, від лінії до лінії) переміщення зонда і зчитування інформації в кожній точці.
Загальна конструкція скануючого зондового мікроскопа представлена ??на рис 1.
Види сенсорів.
В основі скануючої зондової мікроскопії лежить детектування локального взаємодії, що виникає між зондом і поверхнею досліджуваного зразка при їх взаємному зближенні до відстані ~?, де? - характерна довжина загасання взаємодії «зонд-зразок». Залежно від природи взаємодії «зонд-зразок» розрізняють: скануючий тунельний мікроскоп (СТМ, детектується тунельний струм), скануючий силовий мікроскоп (ССМ, детектується силове взаємодія), бліжнепольний скануючий оптичний мікроскоп (БСОМ, детектується електромагнітне випромінювання) і т.п. Сканирующая силова мікроскопія у свою чергу підрозділяється на атомно-силову мікроскопію (АСМ), магнітно-силову мікроскопію (ЧСЧ), електро-силову мікроскопію (ЕСМ) та інші, в залежності від виду силового взаємодії.
Рис. 2. Узагальнена функціональна схема скануючого зондового мікроскопа
При вимірюванні тунельного струму в тунельному сенсорі (рис. 2) використовується перетворювач струм-напруга (ПТН), включений в ланцюг протікання струму між зондами зразком. Можливі два варіанти включення: із заземленим зондом, коли напруга зсуву подається на зразок щодо заземленого зонда або із заземленим зразком, коли напруга зсуву прикладається до зонду щодо зразка.
Рис. 2. Схема тунельного сенсора
Традиційним датчиком силового взаємодії є кремнієва мікробалка, консоль або кантилевер (від англ. cantilever - консоль) з оптичною схемою реєстрації величини вигину кантільовери, що виникає внаслідок силового взаємодії між зразком і зондом, розташованим на кінці кантільовери (рис. 3).
Розрізняють контактний, неконтактний і переривчасто-контактний («напівконтактному») способи проведення силової мікроскопії. Використання контактного способу припускає, що зонд впирається в зразок. При вигині кантільовери під дією контактних сил відбитий від нього промінь лазера зміщується щодо центру квадрантного фотодетектора. Таким чином, відхилення кантільовери може бути визначено за відносного зміни освітленості верхньої та нижньої половинок фотодетектора.
При використання неконтактного способу зонд віддалений від поверхні і знаходиться в області дії дальнодіючих притягивающих сил. Сили притягання...
