Виконав студент 504 групи Сандуляк Михайло Методи

Виконав студент 504 групи Сандуляк Михайло

Методи скануючої зондової мікроскопії 1. Скануюча тунельна мікроскопія (СТМ) 2. Атомно-силова мікроскопія (АСМ) 3. Електросилова мікроскопія (ЕСМ) 4. Магнітно-силова мікроскопія (МСМ) 5. Ближньопольова оптична мікроскопія (БОМ)

Метод СТМ Принцип роботи СТМ : тунелювання електронів через вузький потенціальний бар'єр між металевим зондом і провідним зразком у зовнішньому електричному полі Енергетична діаграма тунельного контакту двох металів Ef 1, Ef 2 -рівні Фермі

Отримання зображення а) методом постійного тунельного струму зонд переміщується вздовж поверхні (сканує) ; тунельний струм I підтримується постійним ; зонд повторює рельєф поверхні зразка.

б) методом постійної висоти Z=const (атомарно-гладкі поверхні ) зонд переміщується над поверхнею на відстані кількох ангстрем, при цьому зміни тунельного струму реєструються СТМ як зображення поверхні.

Висока просторова роздільна здатність СТМ визначається експоненціальною залежністю тунельного струму відстані до поверхні (досягає частин ангстрема по нормалі) У скануючих тунельних мікроскопах використовуються зонди з W, сплаву Pt. Ir

СТМ можна отримувати вольт-амперні характеристики тунельного контакту різних точок на поверхні, що дозволяє визначати локальну провідність зразка й вивчати особливості локальної густини станів в енергетичному спектрі електронів

Метод АСМ Принцип роботи АСМ : силова взаємодія між зондом і поверхнею

Сила, яка діє на зонд з боку поверхні, приводить до вигину консолі, реєструючи величину вигину, можна контролювати силу взаємодії зонда з поверхнею Оптична реєстрація вигину консолі зондового датчика АСМ

Зондування поверхні в атомно-силовому мікроскопі виконується за допомогою спеціальних зондових датчиків – пружною консоллю

Отримання зображення а) контактні квазістатичні методики вістря зонда знаходиться в безпосередньому контакті з поверхнею, при цьому сили притягання й відштовхування, які діють з боку зразка, врівноважуються силою пружності консолі

б) безконтактні коливальні методики АСМ реєструються параметри взаємодії консолі, яка коливається з поверхнею За допомогою АСМ можна досліджувати нанорозмірні об'єкти на поверхні, зокрема квантові точки АСМ зображення фрагментів поверхонь двошарових структур

Метод ЕСМ Принцип роботи ЕСМ : електростатична взаємодія між зондом і зразком

Методика подвійного сканування ЕСМ

Рельєф поверхні (а) і розподіл поверхневого потенціалу (б) плівки азобензолу

Метод МСМ Принцип роботи МСМ : магнітна взаємодія зонда МСМ із полем зразка

Квазістатична методика МСМ зондовий датчик рухається над зразком на деякій відстані h=const. При цьому величина вигину консолі, реєстрована оптичною системою, записується у вигляді МСМ зображення F(x, y), яке відображає розподіл сили магнітної взаємодії зонда зі зразком

Коливні методики МСМ За допомогою п'єзовібратора збуджуються коливання консолі на частоті поблизу резонансу. Під час першого сканування в "напівконтактному“ режимі записується рельєф поверхні. Під час другого сканування зондовий датчик рухається над зразком за траєкторію, відповідною рельєфу, на відстані, яка в кожній точці дорівнює по величині z 0=const. МСМ зображення формується за допомогою реєстрації змін амплітуди або фазиколивань консолі МСМ зображення градієнту магнітного поля жорсткого диску

Метод БОМ Принцип роботи БОМ : явище проходження світла через субхвильові діафрагми (отвори з діаметром набагато меншим за довжину хвилі падаючого випромінювання)

Контраст на БОМ зображеннях визначається процесами віддзеркалення, заломлення, поглинання й розсіяння світла, які у свою чергу залежать від локальних оптичних властивостей зразка Найширше застосування знайшли БОМ із зондами на основі оптичного волокна, яке є аксіально-симетричним оптичним хвилеводом із матеріалів із різними показниками заломлення Будова оптичного волокна

конфігурації ближньопольового оптичного мікроскопа

АСМ зображення рельєфу поверхні (а) і ближньопольове оптичне зображення (б) зразка з квантовими точками In. As