Разработка устройств для исследования локальной химической структуры поверхности материалов методом химической силовой микроскопии

• Автор: Жихарев, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Перечень основных сокращений и обозначений
# Введение
Глава 1. Современное состояние вопросов исследования локальной химической структуры поверхности материалов
1.1.РФЭС,ЭОСиВИМ С
1.2. Сканирующая зондовая микроскопия
1.3. Химическая силовая микроскопия
1.4. Основные направления развития ХСМ
1.4.1. Картографирование химической структуры поверхности в латеральном режиме
1.4.2. Различные способы усиления химического контраста на АСМ-изобраясениях
* 1.4.3. Построение “карт” химической структуры поверхности по силам силам
адгезии зонда к поверхности
1.5. Оборудование зондовых микроскопов устройствами, позволяющими проводить физико-химические исследования
1.5.1. Газожидкостные и электрохимические ячейки
1.5.2. Устройства позиционирования зонда
Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы исследования
2.2.1. Сканирующая зондовая микроскопия
2.2.2. Метод качественной оценки остроты игл зондов
2.2.3. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

2.2.4. Метод селективных химических реакций
2.2.5. Методика определения толщины и прочности органического покрытия
2.2.6. Метод измерения краевого угла смачивания
ф 2.2.7. Методика плазменной обработки кремниевых зондов и моделирующих
их кремниевых пластинок
Глава 3. Устройство позиционирования зонда
3.1. Первоначальная конструкция устройства позиционирования зонда
микроскопа
3.2. Конструкция модернизированного устройства позиционирования зонда микроскопа
3.3. Основные принципы настройки и работы с устройством
3.4. Тестовые испытания разработанного устройства позиционирования зонда
Глава 4. Модификация поверхности кремниевых зондов в низкотемпературной
плазме
т Глава 5. Г азожидкостная ячейка закрытого типа
5.1. Конструкция ячейки
5.2. Основные принципы работы с ячейкой
5.3. Тестовые испытания разработанной ячейки
5.4. Исследование в ячейке экспериментального объекта
Выводы
Список используемой литературы

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
АСМ - атомная силовая микроскопия;
0 ВИМС - вторично-ионная масс спектрометрия;
КЭ - контрольный электрод;
МСМ - магнитно-силовая микроскопия;
НТП - низкотемпературная плазма;
ПММА - полиметилметакрилат;
ПС - полистирол;
ПП - полипропилен;
ПЭ - противоэлектрод;
ПЭТ - полиэтилентерефталат;
РФЭС - рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия; РЭ - рабочий электрод;
СЗМ - сканирующая зондовая микроскопия;
СТМ - сканирующая туннельная микроскопия;
СХР - селективные химические реакции;
ТФУА - трифторуксусный ангидрид;
ФГ - функциональные группы;
ХСМ - химическая силовая микроскопия;
ЭОС - электронная оже спектроскопия;
ЭСМ - электростатическая силовая микроскопия

Недостатки такой конструкции электрохимической ячейки в том, что при соединенной вместе верхней и нижней ее части перемещение зонда по поверхности исследуемого образца ограничено жесткостью О-образной силиконовой прокладки. Кроме того, при перекосах или неосторожном смещении верхней части относительно нижней существует вероятность попадания раствора на рабочие части микроскопа, так как способов фиксации верхней части с нижней на деталировках ячейки нет. Также в этой ячейке при заливке раствора существует плохой способ удаления пузырьков остаточного воздуха (через отверстия впуска и выпуска раствора), которые могут скопиться под стеклом в верхней части ячейки и исказить направление луча лазера.
1.5.2. Устройства позиционирования зонда
При проведении исследований методом ХСМ часто возникает необходимость извлечь исследуемый образец из сканирующего зондового микроскопа для модификации его поверхности или дополнительного исследования другим методом, а затем обратно вернуть в микроскоп. Причем дальнейшие исследования и измерения должны проводиться в той же области сканирования. Для этого необходимо точно спозиционировать зонд микроскопа на эту область. Кроме этого, такие же задачи возникают, когда существует необходимость замены одного модифицированного зонда на другой, или при исследовании образцов с сильно развитым рельефом поверхности, когда нужно выбрать для исследования участок с относительно ровным рельефом поверхностью. Поэтому для этих целей существуют специальные устройства позиционирования зонда, которые позволяют проводить юстировку либо зонда относительно поверхности образца по двум координатам X и У, либо образца относительно зонда микроскопа по двум координатам X и У. Это осуществляется в зависимости от реализованного типа сканирования поверхности исследуемого материала (зондом или образцом).