Сканирующая туннельная микроскопия и спектроскопия наноструктур на поверхности монокристалла меди

• Автор: Юров, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 245 с. : ил.

Оглавление

Список сокращений

Введение

Глава 1. Сканирующий туннельный микроскоп и установка для

исследования поверхности в СВВ условиях

1.1. Введение

1.2. Сверхвысоковакуумный сканирующий туннельный микроскоп

1.2.1. Сверхвысоковакуумная установка

1.2.2. Вакуумный модуль «ВСТМ-1»

1.2.3. Электроника и программное обеспечение СТМ

1.3.Алгоритм компенсации дрейфовых и других линейных искажений и калибровки СТМ

1.3.1. Основные факторы, вызывающие искажение СТМ изображений
1.3.2. Основные теоретические допущения и ограничения
1.3.3. Теория разработанного алгоритма сканирования
1.3.4. Теоретические аспекты калибровки
1.3.5. Экспериментальная проверка алгоритма: калибровка
1.3.6. Экспериментальная проверка алгоритма: восстановление неискаженного изображения
1.3.7. Выводы по использованию разработанного алгоритма
1.3.8. Сопоставление разработанного алгоритма с последующими работами в этом направлении
1.4. Выводы Главы
Глава 2. Тестовое СТМ исследование адсорбции хлора на Си(ЮО)
и метод сканирующей туннельной спектроскопии
2.1.Введени е
2.2.Методика изготовления острых вольфрамовых игл
2.2.1. Необходимость в острых иглах для рельефных структур
2.2.2. Процесс изготовления игл
2.2.3. Результат и анализ изготовления игл
2.2.4. Выводы по методике изготовления игл
2.3.Тестовое СТМ исследование поверхности Си(ЮО) при адсорбции хлора
2.4.Метод сканирующей туннельной спектроскопии (СТС)
2.5.Измерение методом СТС энергии поверхностных состояний Е0 на Cu(lll)
2.6.Выводы Главы
Глава 3. СТМ исследование фуллеренов и одностенных углеродных
нанотрубок
3.1.Введени е
3.2.Исследование адсорбции фуллеренов Сбо и С70 на поверхности
Cu(lll)
3.2.1. Свойства фуллеренов
3.2.2. Обзор СТМ исследований по адсорбции Сбо и С7о на поверхности
3.2.3. Установка и методика эксперимента
3.2.4. Адсорбция смеси фуллеренов Сбо(х)С70(1-х) при х=
3.2.5. Адсорбция смеси фуллеренов С6о(х)С7о( 1-х) при х=0,
3.2.6. Адсорбция смеси фуллеренов Сбо(х)С7о(1-х) при х=0,
3.2.7. Заключение по адсорбции фуллеренов на Си(111)
3.2.8. Сравнение полученных результатов с последующими работами
3.3.СТМ исследования листового материала из одностенных углеродных нанотрубок
3.3.1. Строение углеродных нанотрубок
3.3.2. Эксперимент
3.3.3. Данные по СТМ исследованию листового материала из ОУН
3.3.4. Заключение по исследованию листового материала из ОУН
3.4. Выводы Главы
Глава 4. СТМ/СТС и ФЕСУР исследования поверхностных состояний при росте пленки Ag на Си(111)
4.1.Введени е
4.2. Методика эксперимента: специфика ФЭСУР и СТС
4.3. Исследования ПС при напылении А§ на Си(111) при 300 К
4.4. Исследования ПС при напылении Ag на Си(111) при 150 К
4.5. Превращение структуры муара в сеть-дислокаций при нагреве пленки Аё/Си(111)
4.6.Модельный расчет энергии поверхностных состояний
4.7.Выводы Главы
4.8.Сравнение результатов проведенных исследований с последующими работами
Глава 5. Образование наноостровков при напылении меди на монослой Ag/Cu(lll) с сетью дислокаций
5.1. Введение
5.2.Методика напыления тонких пленок и проведения эксперимента.. ..210 5.3.Образование наноостровков и модель их послойной структуры
5.4.Модель, объясняющая форму и положение островков на террасе
5.5.Проверка модели формирования островков путем модификации исходного шаблона
5.6.Выводы Главы
Заключение: Основные выводы диссертационной работы
Благодарности
Список литературы

Список сокращений
ACM - атомно-силовая микроскопия
АЦП - аналого-цифровой преобразователь
ВАХ - вольт-амперная характеристика
ВЗМО - высшая заполненная молекулярная орбиталь
г.ц.к. - гранецентрированная кубическая (решетка)
г.п.у. - гексагональная плотноупакованная (решетка)
ДМЭ - дифракция медленных электронов ДЭВЭ - дифракция электронов высокой энергии JI - Ленгмюр (1 Л =10'6 Topp х 1 с)
ЛПС - локальная плотность состояний МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия MC - монослой МСП - масс-спектрометр
НВМО - низшая вакантная молекулярная орбиталь ОЗБ - объемная зона Бриллюэна ОС - обратная связь
ОУН - одностенная углеродная нанотрубка ПЗБ - поверхностная зона Бриллюэна ПС - поверхностные состояния ПТД — программируемая термо-десорбция ПШПВ - полуширина на полувысоте
ПТСРП - протяженной тонкой структуры рентгеновского поглощения ПЭМВР - просвечивающий электронный микроскоп высокого разрешения РСП (XAS) - рентгеновская спектроскопия поглощения РТСРП (EXAFS) - растянутая (протяженная) тонкая структура рентгеновского поглощения РФЭС - рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия РЭС (XPS) - рентгеновская электронная спектроскопия СД - синхронный детектор СВВ - сверхвысоковакуумный
СОМБП - сканирующий оптический микроскоп ближнего поля СТМ - сканирующий туннельный микроскоп СТС - сканирующая туннельная спектроскопия ТДМС (TDS) - термо-десорбционная масс-спектрометрия ФЭС - фотоэлектронная спектроскопия
ФЕСУР - фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением
ХОПГ - хорошо ориентированный пиролитический графит
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь
ЦСП - цифровой сигнальный процессор
ЭДС - электродвижущая сила
ЭОС - электронная оже-спектроскопия

универсального манипулятора СТМ. Это позволяет иметь запас подготовленных игл и при повреждении быстро заменять их, а также легко использовать тестовые и контрольные образцы. Для увеличения количества игл, одновременно находящихся в вакууме, в каждом держателе установлены две иглы (рис. 1.4). При повреждении одной из них можно развернуть держатель на 180° и использовать вторую. Таким образом, непосредственно на сканере (с учетом двух рабочих и пяти вспомогательных позиций) можно установить, например, три разных образца (на отдельных держателях) и восемь игл (на других четырех держателях).
Данный сканер сконструирован так, чтобы поверхность образца при сканировании была максимально открыта для воздействия пучка молекул, электронов или фотонов. Это позволяет получать последовательные СТМ изображения непосредственно в процессе воздействия на поверхность. Эта же особенность сканера позволяет эффективно собирать оптическое излучение из области сканирования. Для ввода оптического излучения и газа, установки электронной или ионной пушек в камере СТМ предусмотрены четыре дополнительных наклонных фланца, оси которых сориентированы на сканируемую поверхность образца (рис. 1.3). Большое окно диаметром 100 мм с заглубленным внутрь стеклом на боковом фланце камеры позволяет визуально (в частности, через оптический микроскоп) наблюдать все процессы перезарядки образцов и игл в сканере, осуществлять приблизительный выбор точки сканирования на образце и контролировать грубый подвод образца к игле вплоть до расстояния ~ 10 мкм.
1.2.3. Электроника и программное обеспечение СТМ
Вся работа СВВ СТМ управляется блоком электроники, который контролируется 1ВМ-совместимым компьютером через шину управления и обмена данными.