Силовые взаимодействия и зонды в атомно-силовом микроскопе

• Автор: Рехвиашвили, Серго Шотович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Основные концепции атомно-силовой микроскопии
1.1. Принцип действия и модификации атомно-силового микроскопа
1.2. Зонды атомно-силового микроскопа. Роль технологии
1.3. Применение атомно-силового микроскопа для анализа по
верхности твердых тел
1.4. Разрешающая способность атомно-силового микроскопа
1.5. Основные типы силовых взаимодействий в атомно-силовом микроскопе
1.6. Расчет параметров модельных потенциалов
Глава 2. Распределение сил в атомно-силовом микроскопе
2.1. Расчет силы взаимодействия и формирование изображений в
приближении одноатомного острия
2.2. Влияние формы острия на распределение сил в атомно
силовом микроскопе
2.2.1. Дисперсионное взаимодействие
2.2.2. Отталкивательное взаимодействие
2.3. Приближение дискретных атомных плоскостей
2.4. Диссипативные силы в системе зонд - образец
Глава 3. Наноструктурные зонды и силовые взаимодействия в атомно-силовом микроскопе
3.1. Структура и свойства фуллеренов и нанотрубок
3.2. Фуллерены как изображающие элементы иглы атомно - силового микроскопа
3.3. Нанотрубки и силовые взаимодействия в атомно-силовом микроскопе
3.4. Моделирование изображений поверхности с нанотрубкой
Глава 4. Кронштейны и зонды в атомно-силовом микроскопе
4.1. Проектирование и расчет кронштейнов
4.2. Технология изготовления пленочных кронштейнов
4.3. Применение ионного травления
4.3.1. Механизмы и теория распыления твердых тел ионной бомбардировкой
4.3.2. Эволюция поверхности под действием ионной бомбардировки
4.3.3. Модификация формы иглы атомно-силового микроскопа с помощью ионного распыления
4.3.4. Контроль формы иглы с помощью спектрометрии резерфордовского обратного рассеяния
Выводы
Список литературы ’
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Сканирующая атомно-силовая микроскопия является одним из приоритетных методов исследования поверхности твердых тел на атомарном уровне разрешения. Актуальность проблем связанных с силовой микроскопией, кроме того, обусловлена развитием нанотехнологии.
В настоящее время удовлетворительная теория атомно-силовых микроскопов отсутствует. Это касается, в первую очередь, расчета сил в системе зонд-образец. Поскольку прибор измеряет силу косвенным образом, необходима калибровка сигнал-сила, выполненная для таких систем, для которых теория межатомных взаимодействий обеспечивает нужный уровень точности.
Наличие силовых взаимодействий в системе зонд-образец приводит к возникновению фрикционных эффектов и является главной причиной износа кронштейнов. Выявление механизмов фрикционных взаимодействий и расчет сил трения также представляют значительный интерес. Наконец, важной проблемой в практической силовой микроскопии является разработка новых методов и технологий изготовления зондов и гибких кронштейнов, которые бы удовлетворяли условиям конкретных экспериментов. В настоящее время наиболее распространенным является метод, основанный на полупроводниковой микротехнологии. Процессы анизотропного травления и фотолитография позволяют изготавливать универсальные диэлектрические и проводящие микроэлементы, гибкие по нормальным и тангенциальным направлениям.
Решение соответствующих задач позволит глубже понять особенности процессов протекающих в системе зонд-образец АСМ, выявить новые физические закономерности и установить условия для их практического применения. По этой причине исследования в данной области являются актуальными, а их результаты имеют большое фундаментальное и прикладное значение.

Рис. 1.2. Распределение электронов и потенциал взаимодействия для системы С-С: (а) - радиальное распределение плотности электронов атома углерода D(r)=47rp(r)2; (б) - зависимость потенциала взаимодействия от расстояния (1 - формула (1.21); (2) - формула (1.19); при а= 1; 3 - формула (1.18))