Новые аспекты в моделировании физических процессов в атомно-силовом микроскопе

• Автор: Рехвиашвили, Серго Шотович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 256 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Кантилеверы и зонды для атомно-силового микроскопа.

1.1. Перспективные разработки

1.2. Параметры консоли кантилевера

1.3. Физико-топологические параметры активных зондовых сенсоров.

1.4. Ионное распыление зондов

1.5. Задача определения формы зонда

1.3. Выводы

Глава 2. Нормальные силовые взаимодействия в атомно-силовом микроскопе

2.1. Парные потенциалы взаимодействия
2.2. Взаимодействие зонд-образец с учетом геометрии зонда.
2.2.1. Континуальное приближение
2.2.2. Приближение дискретных атомных плоскостей.
2.2.3. Учет дальнодействующих сил
2.3. Взаимодействие нанотрубки-зонда и образца.
2.4. Гидрофобное взаимодействие зонда с толстой жидкой пленкой.
2.4.1. Сила взаимодействия
2.4.2. Флуктуации параметров
2.5. Гидрофильное взаимодействие зонда с тонкой жидкой пленкой с учетом размерного эффекта поверхностного натяжения.
2.6. Субмонослойная адсорбция в системе зонд-образец.
2.5. Выводы

Глава 3. Латеральные силовые взаимодействия в атомно-силовом микроскопе
3.1. Адгезионная модель трения в наноконтактах
3.2. Дислокационная модель трения в наноконтактах
3.3. Статистическая модель трения в наноконтактах
3.4. Оценка диссипативных сил в бесконтактном режиме
3.5. Выводы
Глава 4. Анализ режимов функционирования сканирующего
зондового микроскопа
4.1. Туннельные режимы
4.2. Режимы регистрации нормальных сил
4.3. Модуляционные режимы
4.4. Режим регистрации латеральных сил
4.5. Акустические измерения в атомно-силовом микроскопе
4.6. Выводы
Глава 5. Моделирование и обработка сигналов в атомно-силовом микроскопе
5.1. Моделирование сигналов в атомно-силовом микроскопе
5.2. Применение двумерной статистической модели
для моделирования силовой кривой
5.3. Искажения сигналов в сканирующем зондовом микроскопе
5.4. Применение вейвлет-преобразования для обработки сигналов
в сканирующем зондовом микроскопе
5.5. Выводы

Глава 6. Применение атомно-силового микроскопа для исследования физических свойств поверхностей твердых тел
6.1. Спектроскопия в режиме регистрации нормальных сил
6.2. Спектроскопия в режиме регистрации латеральных сил
6.3. Контактная емкостная спектроскопия
6.4. Обратная задача в континуальном приближении
6.5. Интерпретация некоторых экспериментов по нанолитографии
6.6. Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложение 1 Приложение 2 Приложение

руется активной мостовой схемой. В линейной области изменение сопротивления тензорезистора оценивается по следующей формуле [61]:
АЯ = КЯе, (1.24)
где К - коэффициент тензочувствительности (для кремния А'= 150-200), К - сопротивление резистора, е- относительная деформация. С учетом закона Гука формулу (1.24) можно переписать в виде
А/? = КЯ—=КК—-, (1.25)
Е ЕВХ]
где Аг - отклонение консоли в вертикальном направлении, Xj - глубина залегания резистивной области, В - ширина консоли.
При изготовлении тензодатчика травление консоли осуществляется до высоколегированного стоп-слоя р-типа. В связи с этим при записи (1.25) предполагалось, что глубина х - равна толщине консоли. Подставляя формулу
(1.2) в (1.25), получаем [48]
КЯх2
ДД =

Для типичных значений х, = 1 мкм, Ь = 100 мкм, К=200, /?=10 кОм и
Аг = 0,1мкм из (1.26) получаем изменение АН = 5 КГ2 Ом, которое может быть надежно измерено прецизионной мостовой схемой с подключенным к ней дифференциальным усилителем.
Снижение качества активных датчиков возможно из-за неточностей технологии (погрешности литографии, неоптимальные режимы технологических операций) и несовершенства исходной кремниевой подложки, на которой формируется схема [60]. В работах [55,58] исследовалось влияние указанных причин на характеристики транзисторных структур и параметры ИС, изготовленных по планарно-эпитаксиальной технологии. Было показано, что преимущественное влияние на корреляцию электрических и физических парамет-