Установка сканирующей зондовой микроскопии для микроскопии, спектроскопии и поляриметрии ближнего поля

• Автор: Ежов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. Физические принципы работы сканирующих зондовых

микроскопов (СЗМ)

§ 1. Принципы работы сканирующих оптических

микроскопов ближнего поля (СОМБП)

§ 2. Принципы работы атомно-силовых микроскопов

(ACM)

§ 3. Принципы работы сканирующих туннельных

микроскопов и спектроскопов (СТМ/СТС)
§ 4. Комплексные методы СЗМ исследований
поверхности
ГЛАВА II. Установка СЗМ для комплексной диагностики
поверхностных наноструктур и поляризационной
СОМБП
§ 1. СЗМ модульной конструкции
§ 2. Датчики силы взаимодействия зондирующего острия
с поверхностью для ACM и СОМБП
§ 3. Апертурные зонды для СОМБП
ГЛАВА III. СОМБП исследования локального взаимодействия электромагнитного поля (ЭМП) с периодическими и
неупорядоченными структурами
§ 1. Эффект поляризационного контраста апериодических
структур на проводящих поверхностях
§ 2. СОМБП исследования локальной трехмерной
структуры ЭМП
§ 3. СОМБП исследования локальных поляризационных
свойств ферримагнитных пленок
ГЛАВА IV. ACM исследования искусственных субмикроструктур

§ 1. АСМ как средство технологического контроля при
создании нового типа оптической памяти
§ 2. АСМ методика определение ориентации
мезоструктур из арсенида галлия
ГЛАВА V. СТМ/СТС исследования неупорядоченных
поверхностей
§ 1. Сравнительное СТМ/СТС исследование
поверхности оксидированного титана
§ 2. СТМ/СТС исследование поверхности пористого
кремния
§ 3. СТМ/СТС исследование толстых пленок
фуллеренов и тубеленов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АСМ - атомно-силовая микроскопия; атомно-силовой микроскоп
АЦП - аналого-цифровое преобразование; аналого-цифровой
преобразователь ВАХ - вольт-амперная характеристика
ОС - обратная связь
СЗМ - сканирующая зондовая микроскопия; сканирующий зондовый
микроскоп
СОМБП - сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля;
сканирующий оптический микроскоп ближнего поля СТМ - сканирующая туннельная микроскопия; сканирующий
туннельный микроскоп СТС - сканирующая туннельная спектроскопия; сканирующий
туннельный спектроскоп ФБСР - фосфатный буферный солевой раствор
ФЭУ - фотоэлектронный умножитель
ЦАП - цифро-аналоговое преобразование; цифро-аналоговый
преобразователь ШД - шаговый электродвигатель
ЭМГ1 - электромагнитное поле

При переходе от рассмотрения сил взаимодействия между отдельными атомами/молекулами к силам взаимодействия между зондом и поверхностью образца необходимо учитывать форму последних. В результате суммирования сил взаимодействия атомов/молекул, составляющих зонд и поверхность, исходя из уравнеий (8) и (9), можно показать [14], что силы взаимодействия между ними в области притяжения будут иметь вид
где С~(1-ь2)хЮ'20 Дж [52], a R- радиус кривизны зонда, аппроксимируемого параболоидом вращения. Такой характер зависимости F(r) обусловливает, при работе в области сил притяжения, зависимость разрешения ACM от радиуса кривизны зонда и расстояния между зондом и поверхностью [52]. В то же время, в области отталкивания силовое взаимодействие между зондом и поверхностью образца изменяется с расстоянием как г'3 или экспоненциально.
В зависимости от того, на каком участке кривой зависимости силы взаимодействия от расстояния находится зонд в процессе сканирования, различают следующие основные режимы:
контактный режим - зонд находится на участке, где преобладают силы отталкивания [2];
бесконтактный режим - зонд находится на расстоянии, на котором преобладают силы притяжения [50];
режим прерывистого контакта (semicontact mode, tapping mode) -зонд находится на участке, на котором присутствуют как силы отталкивания, так и силы притяжения [53].
В связи с тем, что в бесконтактном режиме зависимость силы взаимодействия зонда с поверхностью образца относительно слаба, становится возможным наблюдать локальные распределения таких свойств как, например, намагниченность или электрический заряд.
Следует также учитывать, что при работе в воздушной среде, кроме сил Ван-дер-Ваальса, в большинстве случаев между зондом и поверхностью