Исследование процесса изготовления кантилевера с улучшенными характеристиками для сканирующей зондовой микроскопии

• Автор: Алексейчук, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава I. Литературный обзор.

1.1 Виды зондовой микроскопии.

1.2 Пленочные кантилеверы.

1.3 Кремниевый кангилевер.

1.4 Кантилеверы с вискерами.

1.5 Краткие выводы к главе 1

Глава 2. Формирование консоли кантилевера и

аппаратура для исследования основных

его параметров.

2.1 Диффузия как основной метод формирования
консоли кантилевера.
2.1.1 Условия возникновения диффузии
2.1.2 Процесс диффузии и определяющие его факторы.
2.1.3 Функция распределения концентрации
примеси по глубине
2.1.4 Диффузия из постоянного внешнего
источника одностадийный процесс.
2.1.5 Диффузия из конечного поверхностною источника вторая стадия двухстадийного процесса
2.1.6 Рабочая камера диффузионной установки
2.1.7 Способы контроля диффузионного процесса
2.2 Растровая электронная микроскопия как основной
метод контроля качества кантилевсров
2.2.1 Электронные пузики
2.2.1.1 Вольфрамовый термокатод
2.2.1.2 Стержневой катод из гексаборида
лантана ГаВ6.
2.3.1 Электронные линзы.
2.3.1.1 Общие свойства магнитных линз
2.3.1.2 Формирование пятна минимального размера
2.4.1 Аберрация в электронно оптической мишени
2.4.2 Устройство объективной линзы
2.4.3 Глубина фокуса
2.5 Краткие выводы к главе 2.
Глава 3. Исследование процессов изготовления
кантилевера с улучшенными параметрами
3.1 Исследование процесса формирования иглы кантилевера с улучшенными характеристиками.
3.2 Разработка технологии изготовления кантилевера с использованием
электрохимическою травления
3.3 Краткие выводы к главе 3.
Глава 4. Разработка технологии изготовления управляемою кантилевера и методики расчетов сферического изгиба консоли кантилевера в зависимости от температуры
4.1 Разработка методики расчета деформации консоли кантилевера методом резистивного токового разогрева.
4.2 Технологический маршрут изготовления многобалочного управляемого кантилевера
4.3 Краткие выводы к главе 4
Заключение
Список использованных источников


В качестве зонда в СТМ используется острая проводящая игла. Между острием иглы и образцом прикладывается рабочее напряжение, и при подводе острия к образцу на расстоянии примерно 0,5-1,0 нм электроны с образца начинают “тунне. В сосуд с щелочыо помещалась тонкая проволока диамегром от 0. Далее осуществлялась электрохимическая заточка путем выпаривания раствора щелочи. На основании данных о токе туннелирования в СТМ проводится визуализация топографии. Топографию поверхности непроводящих материалов СТ1 получить не позволяет. Рис. Схема работы сканирующего туннельного микроскопа. Исходя из физических принципов, положенных в основу работы СТМ, отметим, что процесс туннелирования электронов происходит при перекрытии волновых функций атомов острия сканирующей иглы и поверхности. Туннельный ток между двумя металлическими телами описывается уравнением I = ехр[-С(фг)], при типичной высоте потенциального барьера (р = 4 эВ туннельный ток снижается на порядок, если зазор 2 уменьшается на 0,1 нм. Эти свойства и являются причиной того, что острие туннельного микроскопа обычно должно находиться так близко к образцу - то есть на расстоянии, равном 0,5-1 нм. Вышеприведенная экспоненциальная зависимость туннельного тока от зазора ъ придает СТМ очень высокую чувствительность: считается, что с помощью туннелирования можно измерять объекты размером порядка 0,1 нм. Основное приложение СТМ - это измерения тотнрафии. Существуют два варианта конструкции СТМ в зависимости от режима сканирования образцов, а именно а) в режиме постоянной высоты, б) в режиме постоянного тока (рис. В режиме постоянной высоты острие иглы перемещается в горизонтальной плоскости над образцом, а ток туннелирования изменяется (рис. Исходя из данных о величинах тока туннелирования, измеренных в каждой точке сканирования поверхности образца, строится вид топографии. Рис. В режиме постоянного тока СТМ используется система обратной связи для поддержания постоянного тока туннелирования путем регулирования высоты сканирующего устройства над поверхностью в каждой точке (рис. В режиме постоянного тока визуализация топографии осуществляется на основании данных о величине вертикальных перемещений сканирующего устройства. Если система поддерживает ток туннелирования постоянным в пределах нескольких процентов, то расстояние между острием и образцом будет постоянным с погрешностью в несколько сотых ангстрема [4, ]. У каждого из вышеприведенных режимов есть преимущества и недостатки. Режим постоянной высоты более динамичный, так как система исключает перемещение сканирующего устройство вверх и вниз, но при этом позволяет получить полезную информацию только с относительно гладких поверхностей. В режиме постоянного тока можно с высокой точностью измерять нерегулярные поверхности, но измерения занимают больше времени. СКАНИРУЮЩАЯ ТУНЕЛЬНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ (СТС) является наряду' с измерениями топографии другой важной областью приложения СТМ. В первом приближении образ, составленный на основе значений тока туннелирования, отражает топографию поверхности образца. Если же говорить более точно, туннельный ток соответствует электронной плотности состояний поверхности. В действительности СТМ регистрирует количество заполненных или незаполненных электронных состояний вблизи поверхности Ферми в диапазоне значений энергии, определяемом прикладываемым рабочим напряжением. Можно сказать, что СТМ измеряет скорее не физическую топографию, а поверхность постоянной вероятности туннелирования [3, 7, ]. Чувствительность СТМ к местной электронной структуре может вызвать затруднения, если необходимо картографировать топографию, т. Например, если какой-то участок образца окислен, то, когда острие сканирующей иглы попадет на него, туннельный ток резко уменьшится. СТМ, работающий в режиме постоянного тока, даст команду острию приблизиться к поверхности, чтобы поддержать установленную величину тока туннелирования. В результате острие может углубиться в поверхность. В то же время, чувствительность СТМ к электронной структуре может быть огромным преимуществом.