Глава 4. Контактная атомно-силовая микроскопия
4.2. Метод Латеральных Сил
4.2.1. Краткая характеристика метода
Метод Латеральных Сил позволяет различать области с различными коэффициентами трения, а также подчеркивать особенности рельефа поверхности. Метод латеральных сил может быть полезен при исследовании полупроводников, полимеров, пленочных покрытий, запоминающих сред, при изучении физикохимических свойств поверхности, в частности, химических особенностей (например, загрязнения), трибологических характеристик.
Физическая сущность метода латеральных сил заключается в следующем. При сканировании по методу постоянной силы в направлении, перпендикулярном продольной оси кантилевера, кроме изгиба кантилевера в нормальном направлении возникает дополнительный торсионный изгиб кантилевера (Рис. 4-28). Он обусловлен моментом силы, действующей на острие зонда.
Рис. 4-28 |
Рис. 4-29 |
Угол закручивания при небольших отклонениях пропорционален латеральной силе. Величина угла закручивания кантилевера измеряется оптической регистрирующей системой микроскопа. Оптическая регистрирующая система формирует электрический сигнал LF, изменение которого пропорционально величине торсионного изгиба кантилевера. Данный сигнал используется для получения изображения локальной силы трения по поверхности образца.
При движении по плоской поверхности, на которой присутствуют участки с разным коэффициентом трения, угол закручивания будет изменяться от участка к участку (Рис. 4-29). Это позволяет говорить об измерении локальной силы трения. Если присутствует развитый рельеф, то такая интерпретация невозможна.
Тем не менее, этот вид измерений позволяет получать изображения, на которых хорошо видны мелкие особенности рельефа, и облегчать их поиск. Кроме того, при измерениях латеральных сил легко проводятся измерения параметров кристаллической решетки на слюде и некоторых других слоистых материалах.
91
СЗМ Solver PRO. Руководство пользователя. Основная часть
4.2.2. Подготовка к измерениям
Метод латеральных сил основан на методе постоянной силы, который подробно описан в разделе 4.1 «Метод Постоянной Силы» на стр. 74.
Основные операции при работе по методу латеральных сил
1.Переключение прибора для работы по контактным методам
(п. 4.1.2 на стр. 75).
2.Установка начального уровня сигнала DFL (п. 4.1.3 на стр. 75).
3.Подвод образца к зонду (п. 4.1.4 на стр. 77).
4.Установка рабочего уровня коэффициента усиления обратной связи
(п. 4.1.5 на стр. 80).
5.Установка параметров сканирования (п. 4.1.6 на стр. 81).
6.Сканирование (п. 4.1.7 на стр. 85).
7.Сохранение полученных данных (п. 4.1.8 на стр. 89).
8.Завершение работы (п. 4.1.9 на стр. 89).
Основное отличие (от работы по методу постоянной силы) состоит в том, что при выполнении п. 4.1.6 «Установка параметров сканирования» (см. стр. 81) необходимо вместо Contact topography установить Lateral Force. Чтобы это сделать необходимо на панели управления окна Scan в выпадающем меню Mode выбрать метод Lateral Force (Рис. 4-30). Соответственно, при этом автоматически будут выполнены переключения в приборе, необходимые для реализации выбранного метода.
Рис. 4-30. Выбор метода Lateral Force
на панели управления окна Scan
92
Глава 4. Контактная атомно-силовая микроскопия
4.2.3. Сканирование
Для запуска процесса сканирования щелкните на кнопке Run, находящейся панели управления окна Scan:
−начнется построчное сканирование зондом поверхности образца и в окне просмотра появятся два окна: в одном отобразится рельеф поверхности (сигнал Height), в другом - распределение латеральных сил (сигнал LF) (Рис. 4-31);
Рис. 4-31
−в окне осциллографа будет построчно отображается профиль сигнала выделенного изображения (Рис. 4-32).
Рис. 4-32. Сигнал LF
93