Сканирующая зондовая микроскопия микро- и наноструктур, сформированных на поверхности кремния и диоксида кремния

• Автор: Бухараев, Анастас Ахметович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 338 с. : ил.

ГЛАВА I
Сканирующая туннельная микроскопия и спектроскопия на воздухе микро- и наноструктур на поверхности кремния
Введение к главе I
1.1. Физико-химические свойства поверхности пассивированного кремния
1.2. Сканирующей туннельный микроскоп-спектроскоп и его модификации для исследований на воздухе и в инертной атмосфере (основные конструктивные особенности, технические решения, экспериментальные возможности)
1.3. Особенности СТМ и СТС измерений на воздухе кремния, пассивированного методом гидрогенизации
1.3.1. Вольт-амперные характеристики и абсолютные
расстояния игла - образец при СТМ-измерениях кремния на воздухе
1.3.2. Механизмы протекания тока в зазоре игла СТМ -поверхность 81 в атмосферных условиях
1.4. Микро- и наноструктуры, сформированные на поверхности кремния ионными и лазерными пучками
1.4.1. Визуализация с помощью СТМ наноструктур на
поверхности 81, полученных высокодозовой имплантацией ионов группы железа
1.4.2. Субмикронные периодические структуры, сформированные на поверхности имплантированного

кремния с помощью импульсного интерференционного
лазерного воздействия
Заключение к главе
ГЛАВА II
Особенности отображения микро- и наноструктур с помощью атомно-силовой микроскопии. Нанометрология. Введение к главе II
2.1. Отображение поверхности при различных режимах работы сканирующих силовых микроскопов
2.1.1. Основные принципы работы и конструктивные особенности ССМ
2.1.2. Особенности силового взаимодействия микрозонда ССМ с образцом при диагностике различных свойств поверхности
2.2. Эффект свертки между иглой и поверхностью в задачах нанометрологии. Современные методы реконструкции поверхности по ее АСМ-изображению
2.3. Теоретическое обоснование алгоритма численной деконволюции и его проверка с помощью компьютерного моделирования
2.4. Применение метода компьютерной деконволюции для реконструкции изображения наночастиц и игл кантилеверов по их экспериментальным АСМ-изображениям
Заключение к главе II

ГЛАВА III
Исследование структуры, магнитных и оптических свойств диоксида кремния с наночастицами металлов. Введение к главе III
3.1. Структура, магнитные и оптические свойства поверхностных слоев 8Ю2 с наночастицами железа, полученными ионной бомбардировкой
3.1.1. Оптические свойства кварцевого стекла, содержащего наночастицы железа, сформированные ионной бомбардировкой
3.1.2. Структурные особенности имплантированного железом приповерхностного слоя 8Ю2
3.1.3. Магнитные и магнитооптические свойства 8Ю2 с наночастицами железа
3.2. Изменение структуры, магнитных и оптических свойств 8Ю2 с наночастицами железа при термическом и импульсном световом отжиге
3.2.1. Окисление наночастиц а-Ре до а-Ре20з при термическом и миллисекундном световом отжиге
3.2.2. Изменение структуры и магнитных свойств наночастиц а-Ре при наносекундном лазерном воздействии
3.3. Атомно-силовая микроскопия субмикронных периодических структур на поверхности 8Ю2, сформированных с помощью импульсного итерференционного лазерного воздействия
3.4. Исследование с помощью магнитного силового микроскопа микромагнетизма и перемагничивания наночастиц М, полученных методом коалесценции

1.3. Особенности СТМ и СТС измерений на воздухе кремния, пассивированного методом гидрогенизации.
С момента изобретения СТМ исследователей привлекала уникальная возможность, в отличие от обычных электронных микроскопов, проводить измерения непосредственно на воздухе, добиваясь при этом результатов, порой не уступающих полученным в сверхвысоком вакууме. Однако, поскольку СТМ чрезвычайно чувствителен к состоянию поверхности, для получения достоверных результатов на воздухе необходимо учитывать возможность наличия на поверхности химически и физически адсорбированных из окружающей атмосферы молекул воды, органических соединений, а также загрязнений, связанных с недостаточным качеством очистки поверхности. Толщина образующихся при этом слоев (как показано в параграфе 1.2) зависит от способов предварительной обработки поверхности, ее адсорбционных, химических свойств и может достигать нескольких нанометров. Причем адсор-баты могут покрывать как исследуемую поверхность, так и иглу СТМ. Механизм транспорта электронов в контакте игла - адсорбат - образец в этом случае может существенно отличаться от обычного прямого квантового туннелирования, которое лежит в основе работы СТМ в вакууме [80 - 82]. Все это приводит к целому ряду аномальных явлений, проявившихся в первую очередь при исследовании на воздухе пиролитического графита. Среди них: гигантская атомная гофрировка поверхности, в несколько раз превышающая межплоскостные расстояния в графите; аномально низкие значения высоты потенциального барьера, полученные из СТМ-экспериментов по модуляции зазора игла СТМ - поверхность [83, 84].
Экспериментальные и теоретические исследования последних лет показали, что эти необычные явления можно объяснить, с одной стороны, наличием упругого механического взаимодействия иглы СТМ с поверхностью или со слоем покрывающего ее адсорбата, а с другой стороны, появлением дополнительных каналов транспорта электронов в диэлектрических слоях,