Исследование микротопографии и структуры поверхности конденсированных сред методом атомно-силовой микроскопии
ВВЕДЕНИЕ
Разрешающая способность человеческого глаза - около 100 микрометров (0,1 мм), что примерно соответствует толщине волоска. Чтобы увидеть более мелкие предметы, требуются специальные устройства. Изобретенный в конце XVII века микроскоп открыл человеку новые миры, и в первую очередь мир живой клетки. Но у оптического микроскопа есть естественный физический предел разрешения - длина волны света, и этот предел (приблизительно равный 0,5 мкм) был достигнут к концу XIX века. Следующим этапом погружения в глубь микромира стал электронный микроскоп, в котором в роли луча света выступает пучок электронов. Его разрешение достигает нескольких ангстрем (0,1 нм), благодаря чему ученым удалось получить изображение вирусов, отдельных молекул и даже атомов. Но и оптический и электронный микроскоп дают лишь плоскую картинку. Увидеть трехмерную структуру микромира удалось только тогда, когда на смену оптическому лучу пришла тончайшая игла.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ3
ГЛАВА I. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ4
1.1.История изобретения4
1.2. Принцип работы4
1.3. Преимущества и недостатки АСМ30
1.4. Применение АСМ32
1.5. Перспективы35
ГЛАВА II. НАНОЗОНДОВАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ИНТЕГРА-АУРА37
2.1. Описание прибора37
2.2. Особенности прибора38
2.3. Дополнительные возможности39
2.4. Конфигурации39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ42
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ43
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мошников В. А., Федотов А. А., Румянцева А. И. Методы сканирующей зондовой микроскопии в микро- и наноэлектронике: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2003.
2. Мошников В. А., Спивак Ю. М. Атомно-силовая микроскопия для нанотехнологии и диагностики: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 20018.
3. Наноматериалы: лабораторный практикум / Под ред. В. А. Мошникова. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2018.
4. Диагностика материалов методами сканирующей зондовой микроскопии: Учеб. пособие / Под ред. проф. В. А. Мошникова. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2019.
5. Рыков С. А. Сканирующая зондовая микроскопия полупроводниковых материалов и наноструктур / Под ред. А. Я. Шика. СПб.: Наука, 2001.
6. Неволин В. К. Зондовые нанотехнологии в электронике. М.: Техносфера, 2017.
7. Бухараев А. А., Овчинников Д. В., Бухараева А. А. Диагностика поверхности с помощью сканирующей силовой микроскопии (обзор) // Заводская лаборатория. 1996. № 5. С. 10–27.
8. Миронов В. Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии: Учеб. пособие для студентов старших курсов высших учебных заведений / Ин-т физики микроструктур. Нижний Новгород, 2004. С. 114.
9. Garcia R. Amplitude Modulation Atomic Force Microscopy. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2018.
10. Glessibl F. J., Quate C. F. Exploring the nanoworld with atomic force microscopy // Physics Today. 2017. 59. P. 44–50.
11. Головин Ю. И. Введение в нанотехнику. М.: Машиностроение, 2018.
12. Приборы и методы зондовой микроскопии: Учеб. пособие / Е. Г. Дедкова, А. А. Чуприк, И. И. Бобринецкий, В. К. Неволин. М.: Изд-во МФТИ, 2017.
13. Пат. РФ № 95396 U1, 2010. МПК G01B15/00 (2006.01). Метрологический тестовый образец / В. А. Мошников, Ю. М. Спивак. Опубл. 27.06.2020. Бюл. № 18.
14. Пат. РФ № 2335735. 2008. МПК G01B11/255. Тестовая структура для оценки радиуса кривизны острия иглы кантилевера сканирующей зондовой микроскопии / А. Н. Белов, С. А. Гаврилов, И. Ю. Орлов
Динамика зонда, осциллирующего в непосредственной близости от поверхности, и характер взаимодействия зонд – поверхность близки для обоих динамических методов. Тем не менее, акцент на различных экспериментальных величинах (амплитуда и фазовый сдвиг при амплитудной модуляции и резонансная частота и амплитуда при частотной модуляции) подразумевает существенные различия в конструкциях экспериментальных установок. Это привело к тому, что все чаще установки, реализующие методы AM-AFM и FM-AFM, рассматривают как полностью самостоятельные направления физического приборостроения.
Эксперименты в ультравысоком (сверхвысоком) вакууме, как правило, проводятся в режиме FM-AFM, а эксперименты на воздухе и в жидкостях осуществляют с помощью AM-AFM. Обычно это связано с добротностью кантилевера: для одного и того же зондового датчика, к примеру, добротность Q в вакууме составляет ≈1000, на воздухе Q ≈ 200…500 и Q ≈ 10…50 в жидкости.