Сканирующий атомно-силовой микроскоп

Сканирующий атомно-силовой микроскоп — научный прибор, позволяющий получать изображения образца в наномасштабе, вплоть до атомарного разрешения.

Принцип работы (кратко)

Исследуемый образец сканируется при помощи специальной миниатюрного зонда — кантилевера, имеющего радиус закругления острия всего от 1 нм. Отклонения зонда, на основе которых получается информация о поверхности, регистрируются при помощи электронно-оптической системы. Множество методик атомно-силовой микроскопии позволяют не только получать рельеф исследуемой поверхности, но другие её свойства, в том числе магнитные.

Атомный силовой микроскоп

1. Основные сведения и принцип действия микроскопа АСМ

Атомный силовой микроскоп (АСМ) используют для определения микрорельефа поверхности проводящих и непроводящих веществ; для наблюдения всевозможных несовершенств структуры, локализованные на изучаемых поверхностях (например, дислокации или заряженные дефекты, всяческие примеси); для выявления границ различных блоков в кристалле, в частности доменов; для определения структур физического вакуума; для литографии... и многое др. Современная атомно-силовая микроскопия активно используется во всем мире для исследования, как полупроводников, так и любых других материалов. Очень широкое развитие она получила по исследованию вирусов, клеток, генов в биологии, например в изучении молекулы ДНК и другие макромолекулы. Рассмотрим общий вид сканирующего зондового микроскопа:

Рис. Общий вид сканирующего зондового микроскопа Р47Н. Обозначение: 1-виброзащитный подвес; 2-блок подвода образца (привод); 3-устройство позиционирования с предметным столиком (позиционер); 4-измерительная сканирующая головка (ИГ); 5-металлические стойки; 6-резиновый диск.

Принцип действия атомного силового микроскопа (АСМ) основан на использовании сил атомных связей, действующих между атомами вещества. На малых расстояниях между двумя атомами (около одного ангстрема, 1Ǻ = 10E–8см) действуют силы отталкивания, а на больших - силы притяжения. В сканирующем атомном силовом микроскопе такими телами служат исследуемая поверхность и скользящее над нею острие (игла), т.е. происходит зондирование поверхности образца острой иглой, которая сканирует вдоль плоскости образца.

Рис. Принцип действия атомного силового микроскопа (АСМ)

2. Принципиальное устройство микроскопа АСМ

Принцип работы атомно-силового микроскопа основан на зондировании поверхности образца острой иглой, которая находится на свободном конце кантилевера – гибкой пластины и сканирует вдоль плоскости образца, Острие взаимодействует с поверхностью, сила взаимодействия вызывает изменение механического состояния кантилевера (заставляет кантилевер отклоняться). При сканировании величина отклонения кантилевера от начально установленного значения измеряется при помощи регистрирующей системы и далее интерпретируется, как рельеф образца. С точки зрения типа и степени взаимодействия режимы работы атомно-силового микроскопа можно разделить на: контактный, бесконтактный и полуконтактный, который является промежуточным между контактным и бесконтактным. Контактный метод заключается в том, что кантилевер непосредственно касается поверхности и повторяет её форму по мере прохождения поверхности. Бесконтактный и полуконтактный режим характеризуются дополнительным условием сканирования, которое позволяет осуществить более щадящее и более тонкое сканирование поверхности. В этом режиме кантилевер как бы постукивает по поверхности.

3. Пример исследуемой поверхности


4. Перспективы

Метод Атомно-силовой микроскопии может быть использован для производства ЗУ с терабитной плотностью записи. Так специалисты IBM разработали специальную матрицу кантилеверов 32х32 штуки, что позволяет одновременно проводить литографию тысячей кантилеверов. Метод позволяет узнать качественно новую информацию не только о поверхности, но и о приповерхностных слоях, - это приведет к развитию диагностики в различных направлениях, магнитная диагностика АСМ, электростатическая, электропроводная и т. п.

 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home