ЗМІСТ

ВСТУП

1. АТОМНР-СИЛОВИЙ МІКРОСКОП. БУДОВА ТА ПРИНЦИПИ РОБОТИ.

2. ФУНКЦІЇ ТА РЕЖИМИ РОБОТИ АСМ SОLVER-P47PRO.

2.1. Контактний режим

2.2. Скануюча тунельна мікроскопія та спектроскопія

2.3. Літографія

3. NOVA. ПРОГРАМА УПРАВЛІННЯ АСМ.

3.1. Вимоги до комп'ютера

3.2. Інтерфейс програми управління

3.3. Головне меню

3.4. Панель основних параметрів

3.5. Область основних операцій

3.6. Область додаткових операцій

4. МОДУЛЬ ОБРОБКИ ЗОБРАЖЕНЬ.

4.1. Основні компоненти інтерфейсу програмного модуля Image Analys

4.1.1. Контейнер зображень

4.1.2. Головне меню

4.1.3. Головна панель інструментів

4.1.4. дерево методів

4.2. Аналіз і обробка СЗМ-даних

4.2.1. Група методів Image Analysis

4.2.2. Група методів Curve Analysis

4.2.3. Група методів Transform 2D

4.2.4.Група методів Transform 1D

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

Вступ

Скануюча зондова мікроскопія (СЗМ) – один із потужних сучасних методів дослідження морфології і локальних властивостей поверхні твердих тіл з високою роздільною здатністю. За останні 10 років скануюча зондова мікроскопія перетворилась із екзотичної методики, доступної лише обмеженій кількості дослідних груп, в широко розповсюджений і успішно застосовуваний інструмент для дослідження властивостей поверхні. Сьогодні практично всі дослідження в області фізики поверхні і тонких плівок проводяться із застосуванням методів СЗМ. Розвиток скануючої зондової мікроскопії дав початок розвитку нових методів в нанотехнології – технології створення структур з нанометровими розмірами.

Скануючий тунельний мікроскоп (СТМ) - перший із родини зондових мікроскопів - був винайдений у 1981 році швейцарським вченим Гердом Біннінгом і Генріхом Рорером. У своїх роботах вони показали, що це доволі простий і ефективний спосіб дослідження поверхні. Справжнє признання дана методика отримала після візуалізації атомної структури поверхні багатьох металів і реконструювання поверхні кремнію. В 1986 році за винайдення тунельного мікроскопа Г. Віннінг і Г.Рорер були нагороджені Нобелівською премією з фізики.

Вслід за тунельним мікроскопом протягом короткого часу були винайдені атомно-силовий мікроскоп (АСМ), магнітно-силовий мікроскоп (МСМ) і ще багато інших пристроїв, що мають подібні принципи роботи і називаються скануючими зондовими мікроскопами. В наш час зондова мікроскопія – це область техніки і прикладних наукових дослідів, що розвивається.

1. Атомно-силовий мікроскоп. Будова та принципи роботи

Атомно-силовий мікроскоп (АСМ) був винайдений в 1986 році Гердом Бінніг, Келвіном Куейтом і Крістофером Гербером .

Зовнішній вигляд та комплектація асм (Solver p47-pro )

В основі роботи АСМ лежить силове взаємодія між зондом і поверхнею, для реєстрації якого використовуються спеціальні зондові датчики, що представляють собою пружну консоль з гострим зондом на кінці. Сила, що діє на зонд з боку поверхні, призводить до вигину консолі. Реєструючи величину згину, можна контролювати силу взаємодії зонда з поверхнею.

Якісно роботу АСМ можна пояснити на прикладі сил Ван-дер-Ваальса . У загальному випадку дана сила має як нормальну до поверхні, так і латеральну (що лежить в площині поверхні зразка) складові. Реальна взаємодія зонда із зразком має більш складний характер, однак основні риси даногї взаємодії зберігаються - зонд АСМ відчуває тяжіння з боку зразка на великих відстанях і відштовхування на малих.

Отримання АСМ зображень рельєфу поверхні пов'язано з реєстрацією малих вигинів пружної консолі зондового датчика. В атомно-силовіймікроскопії для цієї мети широко використовуються оптичні методи.

Основні, реєстровані оптичною системою параметри - це деформації вигину консолі під дією Z-компонент сил тяжіння або відштовхування (Fz) та деформації кручення консолі під дією латеральних компонент сил (FL) взаємодії зонда з поверхнею.

При скануванні зразка в режимі ΔZ=const зонд переміщається уздовж поверхні, при цьому напруга на Z-електроді сканера записується в пам'ять комп'ютера, як характеристика рельєфу поверхні Z = f (x, y). Просторова роздільна здатністьАСМ визначається радіусом закруглення зонда і чутливістю системи, реєструючої відхилення консолі. В даний час реалізовані конструкції АСМ, що дозволяють отримувати атомарне розширення при дослідженні поверхні зразків.

Зондування поверхні в атомно-силовому мікроскопі проводиться з допомогою спеціальних зондових датчиків, що представляють собою пружну консоль - кантилівер (cantilever) з гострим зондом на кінці. Датчики виготовляються методами фотолітографії і травлення з кремнієвих пластин. Пружні консоліформуються, в основному, з тонких шарів легованого кремнію SiO2 або Si3N4.

Схематичне зображення зондового датчика АСМ

Один кінець кантилівера жорстко закріплений на кремнієвому утримувачі. На іншому кінці консолі розташовується власне зонд у вигляді гострої голки. Радіус закруглення сучасних АСМ зондів складає 1 ÷ 50 нм в залежно від типу зондів і технології їх виготовлення. Кут при вершині зонда - 10 ÷ 20 º. Силу взаємодії зонда з поверхнею F можна оцінити наступним чином:

де k - жорсткість кантилівера; ΔZ - величина, що характеризує його вигин. Коефіцієнти жорсткості консолей k варіюються в діапазоні 0.001÷ 10 Н / м в залежності від використовуваних при їх виготовленні матеріалів та геометричних розмірів. При роботі зондових АСМ датчиків в коливальних режимах важливі резонансні властивості консолей.

В атомно-силової мікроскопії застосовуються, в основному, зондові датчики двох типів - з консоллю у вигляді балки прямокутного перерізу і з трикутним кантилівером, утвореним двома балками. Загальний вид зондового датчика з консоллю в вигляді балки прямокутного перерізу представлений на рис: