6. АСМ.ppt
- Количество слайдов: 22
Атомно-силовой микроскоп (АФМ)
Атомно-силовой микроскоп: Принцип работы
Некоторые схемы детектирования отклонения кантилевера в АСМ
Лазерная схема детектирования отклонения
Сила взаимодействия в АСМ 10 -8 н 10 Å 10 -12 н
Режимы работа АСМ 1. Контактный режим a) Постоянной высоты – режим переменного отклонения, (быстрое сканирование) b) Постоянной силы - отклонение измерительной консоли (чаще используется) 2. Бесконтактный, статический:
Режимы работа АСМ 3. Бесконтактный, динамический (режим постоянного градиента): Колебания кантилевера на его резон. частоте (f=100 -400 к. Гц) с апл. ~10 Å. F 1 ~ (c-d. F/d. Z), где d. F/d. Z – градиент силы система обратной связи АСМ передвигает сканирующее устройство вверх и вниз, сохраняя либо амплитуду, либо резонансную частоту измерительной консоли постоянной, что позволяет поддерживать постоянным и среднее расстояние между острием и образцом è атомное разрешение! можно использовать не только данные о перемещении сканирующего устройства (т. н. “запись по высоте”), но и об изменении в процессе сканирования амплитуды или частоты колебаний консоли. В случае “записи по амплитуде” или “по частоте” появляется возможность визуализировать распределение механических свойств по поверхности образца
Режимы работы атомно-силового микроскопа
Режимы работы атомно-силового микроскопа 4. Полуконтактный (tapping mode) – аналогичен безконтактному, но амплидуда больше (100 нм) и в нижней точке игла касается поверхности: не обеспечивает атомное разрешение, но эффективен для шероховатых или мягких образцов.
Лазерный 4 -х секторный детектор отклонения
Режимы работа АСМ 5. Режим регистрации латеральной силы
Режим механических свойст поверхности
Кантилевер для АСМ
Капиллярная сила в АСМ
АСМ “SOLVER” фирмы МТ- МДТ, Зеленоград
СВВ SPM фирмы “OMICRON” (ФРГ) http: //www. omicron. de Multi-Technique SPMs Multiscan STM ; UHV NANOPROBE ; Room Temperature STM 1; UHV AFM/STM; Variable Temperature Instruments Variable Temperature UHV SPM; The VT XA Series ; Low Temperature Instruments LT STM; Cryogenic SFM; Cryogenic STM ; Large Samples Large Sample SPM ; Large Sample Beam Defl. AFM
Атомное разрешение в АСМ режиме (“OMICRON” UHV AFM/STM) Au(111) polycrystalline film on a glass substrate - in pure contact mode AFM Atomic resolution on Si(111)7 x 7 in Non-Contact Mode AFM
Пример атомного разрешения в АСМ
Пример атомного разрешения в АСМ
МАГНИТНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОП (МСМ)
Преимущества и недостатки АСМ 1. Преимущества перед РЭМ (СЭМ): a) Истино З-х мерн изображение b) Нет предподготовки обр-ца c) Обычно не требует вакуума, работает в жидкости d) В СВВ обеспечить реальное атомное разрешение 2. Недостатки перед РЭМ: a) небольшой размер поля сканирования до 150 х150 мкм b) изображения определяется радиусом кончика зонда, c) Скорость сканирования ниже d) Искажения изображения из-за теплового дрейфа e) Искажения гистерезисом пьезопривода – больш. кадры
Литература 1. R. Wisendanger, Scannig probe Microscopy and spectroscopy, methods and application. Cambridge University Press, 1994, p. 1 -157. 2. К. Оура, В. Г. Лифщиц, А. А. Саранин, А. В. Зотов Введение в физику поверхности. – М. : Мир, 2006. 3. В. С. Эдельман. Сканирующая туннельная микроскопия (обзор). ПТЭ, 1989, № 5, с. 25. 4. Park. Scientific Instruments, How to buy a SPM, . 1993. 5. C. Bai. STM and its application, Springer-Verlag, 2000, 1 -357. . 6. Г. Бининг, Г. Рорер СТМ – от рождения к юности. Нобелевская лекция по физике, УФН, т. 154, вып. 2, 261 -277. 7. Куейт Ф. Вакуумное туннелирование: новая методика в микроскопии / Физика за рубежом. Сер. А. Москва: Мир (1988), 93– 111 8. Гоглинский К. В. , Кудрявцева В. И. , Новиков С. В. , Решетов В. Н. Применение атомно -силовой микроскопии для исследования микроструктуры твердых сплавов на основе карбида вольфрама. Препринт/002 -96. Москва: МИФИ (1996) 9. Binnig G. , Quate C. F. , Gerber Ch. Atomic force microscopy // Phys. Rev. Lett. 56 (9) (1986), 930– 933 10. Моисеев Ю. Н. , Мостепаненко В. М. , Панов В. И. , Соколов И. Ю. Экспериментальное и теоретическое исследование сил и пространственного разрешения в атомно-силовом микроскопе. ЖТФ, 60 (1990), № 1, 141– 148. 11. Суслов А. А. , Чижик С. А. Сканирующие зондовые микроскопы (обзор) // Материалы, Технологии, Инструменты — Т. 2 (1997), № 3, С. 78 -89
6. АСМ.ppt