3.30 Ближнепольная оптическая микроскопия (сбом)
Разрешение классических
оптических микроскопов ограничивается
дифракционным пределом на уровне
примерно половины длины волны. Однако
этот предел может быть преодолён.
Изображение со сверхвысоким разрешением
может быть получено путём регистрации
излучения, проходящего через отверстие
с размерами менее длины волны при
сканировании объекта. Сканирующая
ближнепольная микроскопия, основанная
на этом принципе, продемонстрировала
возможность применения микроволнового
излучения
длины волны. В световой области длин
волн этот принцип использовали с
применением оптического волокна для
отображения ряда образцов с различными
механизмами получения оптического
контраста.
Для того, чтобы такая система была практичной и могла быть использована для образцов с самым различным рельефом, необходим механизм, обеспечивающий автоматизированный подвод малоразмерной диафрагмы к исследуемой поверхности на заданное расстояние и поддерживающий это расстояние постоянным в процессе сканирования. Был предложен ряд таких механизмов для СБОМ и соответствующих методик, основанных на использовании затухающих волн, включая туннелирование электронов, фотонное туннелирование, измерения ёмкости, ближнепольное отражение и пр. В настоящее время наиболее используемый метод поддержания расстояния зонд-образец основывается на измерении поперечно-силового взаимодействия ближнепольного зонда и образца. Использование основанной на поперечно-силовом взаимодействии системы измерений позволяет проводить определение рельефа поверхности образца. Она же наряду с поперечно-силовой микроскопией позволяет проводить ближнепольные измерения с использованием метода пропускания для прозрачных образцов, метода отражения для непрзрачных образцов и люминесцентного метода для дополнительной характеризации образцов. Таким образом, сканирующая зондовая микроскопия является наиболее эффективным и информативным средством изучения поверхностей наноструктур, особенно учитывая имеющееся разнообразие подходов и методов.
3.31 Базовый прибор для научно-образовательного процесса [ 8]
В ЗАО «NT-MDT» г. Зеленоград разработан прибор для научно-образовательного процесса в области сканирующей зондовой микроскопии под названием NANOEDUCATOR.
Образовательный процесс с использованием этого прибора направлен на освоение основ работы в режимах Сканирующей Зондовой Микроскопии (СЗМ). В комплект поставок входят:
- базовый сканирующий зондовый микроскоп;
- учебное пособие по основам СЗМ-спектроскопии и нанолитографии;
- подробное руководство пользователя;
- виртуальная демоверсия программы, проводящей пользователя последовательно через все этапы получения качественного СЗМ-изображения;
- развитый контекстный Help;
- апробированный лабораторный практикум с набором учебных образцов для исследований и разработки технологии изготовления.
При выполнении исследовательских работ с помощью этого прибора применяются две базовые методики:
- АСМ-метод («полуконтактный метод), содержащий отображение рельефа, дифференциального и фазового контраста, а также силовую спектроскопию и динамическую силовую литографию, и СТМ-метод для отображения рельефа, тока (метод постоянной высоты), V(Z)- и I(V)-спектроскопии.
Наличие АСМ- и СТМ-методик позволяет проводить исследования как проводящих, так и диэлектрических образцов.
NanoEducator является полноценным СЗМ, специально разработанным для обучения основным методикам СЗМ. Прибор позволяет проводить АСМ- и СТМ-измерения без замены зонда.
Измерительная головка включает сканер с предметным столиком, на который устанавливается образец, и зондовый датчик. Конструкция измерительной головки разработана таким образом, чтобы исключить случайное повреждение сканера при поперечном смещении. Легко устанавливаемая на измерительную головку цифровая видеокамера оснащена автономным источником освещения. Возможность перемещения видеокамеры позволяет выбрать интересующий участок на поверхности образца. Положение источника света также можно менять, что позволяет подчёркивать особенности рельефа поверхности образца за счёт изменения угла подсветки.
При износе или повреждении кончика зонда, изготавливаемого из вольфрамовой проволоки, он может быть снова заострён путём травления с помощью специального устройства травления, позволяющего методом электрохимического травления получать зонды с радиусом закругления острия на уровне 200 нм.