Сканирующая зондовая микроскопия
Тип: реферат
Категория: Физика
СодержаниеСодержание11.ВВЕДЕНИЕ.22.ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.22.1Что такое сканирующая зондовая микроскопия. 22.2Современные методы исследований СЗМ.52.2.1Методики СТМ.52.2.1.1 Объекты исследования.62.2.1.2 Режимы работы СТМ.7Режим топографии (I=сопst).7Режим регистрации тока (Z=const).7Режим ошибки обратной связи (FВ-еrrоr).82.2.2Методики ССМ .82.2.2.1 Контактный режим.9Силы, действующие между кантилевером и образцом102.2.2.2 Топография поверхности (режим постоянной11 силы)2.2.2.3 Режим снятия изображения сил.152.2.2.4 Режим регистрации ошибки обратной связи.162.2.2.5 Измерение боковых сил.162.2.3Вибрационные и модуляционные методы измерений.172.2.3.1 СТМ-методы.18Режим измерения локальной высоты барьера.18Режим спектроскопии.202.2.3.2 АСМ-методы:20Бесконтактный режим.20Полуконтактный режим.22Режим измерения жесткости.232.2.4Схема взаимодействия компонентов.242.2.5Схема регистрации отклонения кантилевера.253. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.264. ЛИТЕРАТУРА.271.ВведениеСканирующий Зондовый Микроскоп (СЗМ) - это прибор, дающий возможность исследования свойств поверхностей материалов от микронного до атомарного уровня. В СЗМ существует три способа исследования поверхностей:Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ)Сканирующая силовая микроскопия (ССМ)Близкопольная сканирующая микроскопия (БСМ).СТМ был изобретен сотрудниками швейцарского филиала фирмы IВМ учеными Г.Биннигом и X. Рорером в 1981 г., а ССМ - Кэлвином Гвэйтом, Гердом Биннигом и Кристофером Гербером, в 1986г. Эти технологии оказались революционными в развитии исследований свойств поверхностей и в 1985 изобретение СТМ было отмечено присуждением нобелевской премии по физике первооткрывателям - Г. Биннигу и X. Рореру.2.Основная часть2.1 Что такое Сканирующая Зондовая МикроскопияВ работе СТМ используется заостренная проводящая игла с приложенным напряжением смещения между ней и образцом; радиус кривизны иглы порядка 3 - 5 нм. При подводе иглы на расстояние около 10А от образца, электроны из образца начинают туннелировать через туннельный промежуток в иглу (или наоборот, в зависимости от знака приложенного напряжения смещения). Туннельный ток используется как механизм для получения картины исследуемой поверхности. Для его возникновения необходимо, чтобы образец и игла были проводниками либо полупроводниками. Для различных режимов сканирования записываемый (т.е. формирующий изображения) сигнал получается из величины туннельного тока различными методами. На Рис. 1 показана схема туннелирования электрона между образцом и зондом и приближении простейшей одномерной модели:РИС. 1Величина туннельного тока может быть оценена по ф-ле:Z - высота иглы относительно образца;U – разность потенциалов энергетических уровней;Fi- высота потенциального барьера; Регистрируемой величиной является либо величина тока (Если поверхности иглы и образца являются гидрофобными, а таковыми их можно сделать, покрыв SiCl2, то регистрируется действительно величина туннельного тока между иглой и образцом, в случае же гидрофильности поверхностей иглы и образца на них возможна адсорбция, и тогда результирующий ток будет состоять из вкладов туннельного и ионного токов.) ,либо величина напряжения обратной связи, поддерживающей постоянный туннельный ток. Из этой формулы видно, что величина It экспоненциально зависит от величины туннельного промежутка и именно это свойство позволяет достичь столь высокого разрешения туннельной микроскопии.На величину It влияют также другие потенциальные, барьеры, которые могут возникнуть при исследовании реальных поверхностей. Например, если исследуемая поверхность покрыта какой-либо неоднородной пленкой (это может быть слой окислов, адсорбаты или специально нанесенная пленка, то схема тунне...
