Исследование лазерного формирования комбинированных нанозондов

• Автор: Зыонг Ван Зунг Зыонг Ти Зунг
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Глава 1 Сканирующая зондовая микроскопия Обзор литературы

1.1. Сканирующая туннельная микроскопия.

1.2. Электросиловая микроскопия.

1.3. Сканирующая электрохимическая микроскопия

1.4. Сканирующий микроскоп на ионной проводимости.

1.5. Ближнепольная оптическая микроскопия.

1.6. Безапертурная Рамановская микроскопия

1.7. Постановка задачи

Глава 2 Лазерные установки для вытяжки нанозондов.

2.1. Историческое развитие метода вытяжки.
2.1.1. Пуллер i
2.1.2 Пуллер ivi
2.2. Принцип лазерной вытяжки зондов
2.2.1. Лазерная вытяжка зондов принцип и достоинства
2.2.2. Технологические проблемы при лазерной вытяжке зондов.
2.3. Лазерная установка с фокусирующей линзой.
2.4. Лазерная установка с кольцевой оптикой.
2.4.1. Установка с использованием сферического зеркала
2.4.2. Схемное решение для двусторонней вытяжки на основе тороидального зеркала
2. 5. Лазерная установка с обратной связью
2.6. Выводы.
Глава 3 Создание разных типов зондов
3.1. БОЗ на основе оптического волокна прямой и изогнутый.
3.1.1. Параметрические характеристики БОЗi.
3.2.2 Лазерная вытяжка БОЗ из кварцевого волокна.
3.3.3 Изогнутые зонды
3.2. Стеклянные микро и нанопипетки.
3.2.1. Особенности формирования МП
3.2.2. Исследование кинетики вытяжки МП.
3.3. Гибридный металлостеклянный зонд.
3.3.1. Лазерная вытяжка металлостеклянных зондов
3.3.2. Гибридный металлостеклянный зонд с выступающим
металлическим острием.
3.3.3 Трехслойный БОЗ.
3.4. Математическое моделирование
3.5. Выводы
Глава 4. Контроль параметров апертуры БОЗ
4.1 Аттестация параметров апертуры зондов с помощью электронного микроскопа.
4.2 Непосредственный анализ характеристик зонда в СЗМ по тестобъекту
4.3 Оптический метод контроля по распределению излучения зонда в дальнем поле.
4.3.1. Теоретическая концепция ближнепольной оптики для СБОМ
4.3.2 Описание экспериментальной установки и методики регистрации распределения в дальнем поле.
4.3.3. Результат измерения и обсуждение.
4.3.4. Оптический метод определения размера апертуры БОЗ
4.4.Выводы.
Заключение
Список литературы


Разработка бизнес - плана коммерческих технологий лазерной вытяжки ближнепольных оптических зондов. Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) - первый из семейства зондовых микроскопов - был изобретен в году швейцарскими учеными Гердом Биннигом и Генрихом Рорсром [1,2]. В своих работах они показали, что это достаточно простой и весьма эффективный способ исследования поверхности с пространственным разрешением вплоть до атомарного. Настоящее признание данная методика получила после визуализации атомарной структуры поверхности ряда материалов и, в частности, реконструированной поверхности кремния. В году за создание туннельного микроскопа Г. Биннигу и Г. Рореру была присуждена Нобелевская премия по физике. Вслед за туннельным микроскопом в течение короткого врехмени были созданы атомно-силовой микроскоп (АСМ), магнитно-силовой микроскоп (МСМ), электросиловой микроскоп (ЭСМ), ближнепольный оптический микроскоп (БОМ) и многие другие приборы [3], имеющие сходные принципы работы и называемые сканирующими зондовыми микроскопами. В настоящее время зондовая микроскопия - это бурно развивающаяся область техники и прикладных научных исследований. В сканирующих зондовых микроскопах, исследование микрорельефа поверхности и ее локальных свойств проводится с помощью специальным образом изготовленных зондов в виде игл. Рабочая часть таких зондов (острие) имеет размеры порядка десятков нанометров. Характерное расстояние между зондом и поверхностью образцов в зондовых микроскопах по порядку величины составляет 0,1 - нм. В основе работы зондовых микроскопов лежат различные типы взаимодействия зонда с поверхностью. Так, работа туннельного микроскопа основана на протекании туннельного тока между металлической иглой и проводящим образцом. Рассмотрим общие черты, присущие различным зондовым микроскопам. Пусть взаимодействие зонда с поверхностью характеризуется некоторым параметром Р. Если существует достаточное резкая и взаимно однозначная зависимость параметра Р от расстояния зонд - образец Р = Р(г), то этот параметр может быть использован для организации обратной связи (ОС), контролирующей расстояние между зондом и образцом. На рис. Рис 1. Схема организации обратной связи зондового микроскопа. Система обратной связи поддерживает значение параметра Р постоянным, равным величине Р0, задаваемой оператором. Если расстояние зонд - поверхность изменяется (например, увеличивается), то происходит изменение (увеличение) параметра Р. В системе ОС формируется разностный сигнал, пропорциональный величине ДР = Р-Р0, который усиливается до нужной величины и подается на исполнительный элемент. Исполнительный элемент отрабатывает разностный сигнал, приближая зонд к поверхности или отодвигая его до тех пор, пока разностный сигнал не станет равным нулю. Таким образом, можно поддерживать расстояние зонд - образец с высокой точностью. А [4]. При перемещении зонда вдоль поверхности образца происходит изменение параметра взаимодействия Р, обусловленное рельефом поверхности. Система ОС отрабатывает эти изменения, так что при перемещении зонда в плоскости ХУ сигнал на исполнительном элементе оказывается пропорциональным рельефу поверхности. Для получения поверхности образца с использованием сканирующей зондовой микроскопии, изображения осуществляют специальным образом организованный процесс сканирования образца. При сканировании зонд вначале движется над образцом вдоль определенной линии (строчная развертка), при этом величина сигнала на исполнительном элементе, пропорциональная рельефу поверхности, записывается в память компьютера. Затем зонд возвращается в исходную точку и переходит на следующую строчку сканирования (кадровая развертка), и процесс повторяется вновь. Записанный таким образом при сканировании сигнал обратной связи обрабатывается компьютером. Затем СЗМ изображение рельефа поверхности 1 = /(х,у) строится с помощью средств компьютерной графики. Наряду с исследованием рельефа поверхности, зондовые микроскопы позволяют изучать различные свойства поверхности: механические, электрические, магнитные, оптические и многие другие.