- •Введение
- •1 Теоретическая часть
- •1.1 Принцип действия сканирующего туннельного микроскопа
- •1.2 Классификация сканирующего туннельного микроскопа
- •1.2.1 Стм, работающий на воздухе
- •1.2.2 Cверхвысоковакуумный сканирующий туннельный микроскоп gpi 300
- •1.2.3 Сверхвысоковакуумный низкотемпературный сканирующий туннельный микроскоп gpi cryo
- •1.3 Схема работы сканирующего туннельного микроскопа
- •1.4. Программное обеспечение стм
- •2 Экспериментальная часть
- •2.1 Технические характеристики стм
- •2.2 Требования к объектам исследования Сканирующей туннельной микроскопии
- •2.3 Область применения сканирующей туннельной микроскопии
- •Заключение
- •Список используемых источников
1.2.3 Сверхвысоковакуумный низкотемпературный сканирующий туннельный микроскоп gpi cryo
Сверхвысоковакуумный низкотемпературный сканирующий туннельный микроскоп GPI CRYO, позволяющий проводить исследования поверхности в диапазоне температур 5-300 К.
Для подготовки объекта исследования и предварительной диагностики поверхности имеется ионный источник, дифрактометр медленных электронов, масс-спектрометр и оже-спектрометр. Также имеются газовые источники, позволяющие подавать газовые пучки в непосредственно в зону анализа.
1.Экспериментальные методы исследования
Структура поверхности
СТМ (сканирующая туннельная микроскопия) позволяет получать изображения поверхности с атомным разрешением и проводить спектральную идентификацию атомов в температурном интервале 5-300 К.
ДМЭ (LEED) (Дифракция медленных электронов - Low Energy Electron Diffraction) Классический метод определения структуры поверхности по анализу дифракционных изображений. Используется для характеристики структур на поверхности монокристаллов
СПТСХПЭ (EELFS) (Спектроскопия протяженной тонкой структуры характеристических потерь электронов - Extended Energy Loss Fine Structure). Метод основан на анализе протяженной тонкой структуры в спектрах потерь электронов, вызванной интерференцией при выходе электрона из атома твердого тела. Позволяет определять локальную структуру вокруг выделенного типа атомов.
Спектроскопия поверхности
ЭОС (AES) (Электронная оже-спектроскопия - Auger Electron Spectroscopy). Стандартное измерение элементного состава поверхности. Применение факторного анализа для обработки оже-спектров позволяет получать информацию о химическом составе поверхности.
ТДМС (TDS) (Термодесорбционная масс-спектрометрия - Thermal Desorption Spectroscopy). Классический метод изучения поверхностных химических реакций. Позволяет определять состав и энергетику термодесорбированных соединений [4].
1.3 Схема работы сканирующего туннельного микроскопа
Опишем схему работы сканирующего туннельного микроскопа. На пьезоэлемент pz подается напряжение с выхода усилителя обратной связи, определяющее величину зазора между образцом и острием и тем самым величину туннельного тока. Туннельный ток должен быть все время пропорционален заданному току. Это условие обеспечивается благодаря управляемой компьютером цепи обратной связи. На пьезоэлементы px и py под управлением того же компьютера подаются пилообразные напряжения, которые формирую строчную и кадровую развертки (растр) подобно тому, как это происходит в телевидении. Осциллограммы напряжения Vzзапоминаются компьютером, после чего преобразуются в зависимость z (x, y), отображающую траекторию движения острия и, таким образом, являющуюся туннельным изображением поверхности образца.
Обычно записанные сигналы подвергаются фильтрации и дополнительной компьютерной обработке, которые дают возможность представить туннельные изображения в режиме так называемой серой шкалы. В этом режиме контраст изображения коррелирует с рельефом поверхности: светлые пятна соответствуют более высоко расположенным областям и наоборот [1].