Корнилов В.М., Галиев А.Ф.. Основы сканирующей зондовой микроскопии

Лабораторнаяработа№5

СРАВНИТЕЛЬНАЯХАРАКТРИСТИКАМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИМЕТОДАМИСЗМ

Цельработы

Сравнениеизображений, получаемыхметодомСТМиАСМ Оборудование: сканирующий зондовый мультимикроскоп СММ-2000-

15Е, столик с кантилевером (зондом) для атомно-силовой микроскопии, оптический бинокулярный микроскоп МБС-10, персональный компьютер с программнымобеспечениемScanMaster.

Образецпредставляетсобойучастокповерхностижесткогодиска.

Так как в основу работы СТМ и АСМ положены принципиально различныефизическиеявления, тоихарактер получаемыхизображений будет в некоторой степени отличаться. Кроме того, подчас на изображениях наблюдаютсяартефакты(например, связанныесформойзонда) которыеиногда сложно интерпретировать. В этих случаях, полезным бывает сравнить изображенияоднойитойжеповерхности, полученныеразнымиметодами.

Порядоквыполненияработы:

Изучениеструктурыповерхностижесткого дискаметодомСТМиАСМ

Внимание! При работе с микроскопом будьте предельно внимательны и осторожны.

1.Включите осветительную лампу оптического микроскопа. Снимите крышкумикроскопа.

2.Регулируя увеличение и положение оптического микроскопа, получите четкоеизображениезазорамеждуиглойиповерхностьюжесткогодиска.

3.Аккуратно передвигая столик в горизонтальном направлении, установите иглунадчистойировнойповерхностью. Закройтекрышку.

4.Включите микроскоп нажатием кнопки «Z», в меню программы

ScanMaster.

5.Получите изображение поверхности размером 5 мкм × 5 мкм по стандартнойметодике.

6.Проанализируйтеизображениепостандартнойметодике.

7.Повторитепункты1-6 врежимеАСМ.

8.Сравнитерезультатысканирования.

Контрольныевопросы

1.ПояснитепринципработыАСМ.

2.КакиевидыискаженийизображенийнаблюдаютсявАСМ-режиме?

3.ПояснитеформулудляпотенциалаЛеннарда-Джонса.

4.Какому участку графика потенциала Леннарда-Джонса приходится работа АСМвконтактномрежиме?

5.Как наличие воздушной среды влияет на качество получаемых изображений?

6.По полученным и паспортным данным определите размер рабочей областимикросхемы

21

Лабораторная работа №6

ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

Цель работы

Исследовать морфологические характеристики объекта

Оборудование: сканирующий зондовый мультимикроскоп СММ- 2000-15Е, СТМ-столик, АСМ-столик, оптический бинокулярный микроскоп МБС-10, персональный компьютер с программным обеспечением ScanMaster. Объект исследования предлагается студентом и может быть связан с выполнением курсовой или выпускной квалификационной работой.

Метод исследования выбирается в соответствии с поставленными задачами.

Порядок выполнения работы:

1.Подготовьте образец для сканирования. Размеры образца не должны превышать 10 мм × 10 мм × 4 мм. Поверхность должна быть чистой.

2.Однако не рекомендуется применять какие-либо методы очистки поверхности, если это не является частью эксперимента.

3.Установить образец на держатель. Если сканирование будет проводиться в режиме СТМ, необходимо убедиться с помощью тестера в наличие хорошей электропроводности образца.

4.Получите несколько изображений образца в различных участках.

5.Проведите серию необходимых измерений (сечение поверхности, шероховатость, гранулометрический состав и т.д.)

6.При необходимости примените к изображениям методы фильтрации.

7.Постройте трехмерное изображение поверхности, если это является целесообразным с точки зрения наглядности.

8.Сохраните все необходимые изображения в отдельных файлах (в формате jpg или bmp).

9.Оформите отчет в виде научной статьи.

22

Литература

1.В.Л.Миронов. Основы сканирующей зондовой микроскопии. Учебное пособие для студентов старших курсов высших учебных заведений. Н.Новгород: Российская академия наук, Институт физики микроструктур, 2006, 110с.

2.Учебное пособие по микроскопу СММ-2000Т. Москва, Зеленоград,

ООО «Протон-МИЭТ», 2007, 64 с.

3.Chunli Bai. Scanning Tunneling Microscopy and it’s Application. Shanghai: Scientific and Technical Publishers and Springer. Verlag Berlin Heidelberg: 1995. 325c.

4.Р.З.Бахтизин. Сканирующая туннельная микроскопия – новый метод изучения поверхности твердых тел. Соросовский образовательный журнал, 2000, т.6, №11, с.83.

5.Y.Kuk, P.J.Silverman. Scanning tunneling microscope instrumentation. Rev. Sci. Instrum., 1989, v.60, №2, p.165.

6.В.С.Эдельман. Сканирующая туннельная микроскопия. ПТЭ, 1989,

№5, с.25.

23