16.Конструкции консольных балок и зондов сканирующих зондовых микроскопов.

Консольные балки делятся на два типа:

Контактные. Толщина контактной балки 1.0 μm

Неконтактные. Толщина неконтактной балки 2.0 μm

Все выпускаемые консольные балки:

· имеют стандартные размеры и толщину кристалла 0.45 мм;

· имеют Al покрытие с высоким отражением.

Кантилевер (от англ. cantilever – консоль, балка) представляет собой массивное прямоугольное основание, размерами примерно 1,5×3,5×0,5 мм, с выступающей из него балкой (собственно кантилевером), шириной порядка 0,03 мм и длиной от 0,1 до 0,5 мм. Одна из сторон балки является зеркальной (иногда для усиления отражённого лазерного сигнала на неё напыляют тонкий слой металла, например, алюминия), что позволяет использовать оптическую систему контроля изгиба кантилевера. На противоположной стороне балки на свободном конце находится игла, взаимодействующая с измеряемым образцом. Форма иглы может значительно изменяться в зависимости от способа изготовления. Радиус острия иглы промышленных кантилеверов находится в пределах 5—90 нм, лабораторных — от 1 нм.

Как правило, вся конструкция, за исключением, быть может, иглы, является кремниевым монокристаллом. Также кантилеверы изготавливают из нитрида кремния (Si₃N₄) или полимеров. Процесс производства схож с производством кремниевого электронного оборудования, и включает сухое либо жидкофазное вытравливание подложки. Таким образом, кантилеверы удобны для массового производства.

17. Конструкции зондов для проведения различных типов анализа состояния поверхности твердых тел.

18. Применение сканирующих микроскопов для создания наноструктур. Локальное окисление поверхности полупроводников и металлов и локальное осаждение металлов с помощью сканирующего зондового микроскопа.

Сканирующие зонды позволяют производить локальное окисление мате- риала подложки. Окисление осуществляется на воздухе с использованием зонда сканирующего туннельного микроскопа или зонда атомного силового микро- скопа, изготовленного из проводящего материала. Процесс во многом идентичен обычному электрохимическому анодному окислению.

В режиме анодного окисления на зонд подается отрицательное смещение относительно подложки. Влага из окружающей среды служит электролитом. Вследствие капиллярного эффекта и сильного электрического поля вода конденсируется на кончике зонда и обволакивает его. Там молекулы воды дисcоциируют: H2O ↔ H+ + OH– , находясь в равновесии с продуктами диссоциации H+ и OH– . Электрическое поле разделяет эти ионы, направляя OH– группы к подложке. Там они вступают в химическую реакцию с материалом подложки, неизбежно приводя к его окислению. Толщина образующегося окисного слоя зависит от напряженности электрического поля, которое понижает потенциальный барьер для диффузии отрицательных ионов через растущий оксид, и от скорости сканирования зонда. Индуцированная высокой плотностью тока атомная перестройка поверхности и локальный разогрев также могут влиять на окисление.

Закономерности окисления имеют достаточно общий характер для большинства твердых тел. Поэтому локальное зондовое окисление может быть осуществлено на всех материалах, которые допускают электрохимическое анодное окисление, а их гамма обширна. Бездефектные полоски оксидов толщиной 1–10 нм получают на кремнии, алюминии, ниобии, титане и других материалах при скорости сканирования от 1 до 10 мкм/с. Их используют как элементы нано- электронных приборов, а также в качестве маски при последующем селективном травлении. Это позволяет создавать электронные приборы с размером менее 1 нм.