Наноматериалы для радиоэлектронных средств. Ч. 1. Подготовка сканирующего туннельного микроскопа к диагностике и модификации наноматериалов (96

повреждений (например, острие иглы загнуто) или загрязнений заменить иглу на новую;

2) поместить иглу и подложку в их держатели так, чтобы начальный зазор между ними составлял 2…3 мм.

•Сблизить иглу с подложкой до нанометрового зазора. Для этого:

1) включить программу управления СТМ в режиме чтения тока

ипомерить размах шумового тока по осциллограмме на экране ПЭВМ;

2) по измеренному значению шумового тока выставить параметры цифровой обратной связи в меню задания параметров управления Z;

3) в меню параметров инерциального нанодвигателя включить действие обратной связи;

4) включить режим начального сближения инерциальным двигателем и зарисовать осциллограммы тока I(t) и координаты Z c экрана ПЭВМ;

5) при достижении заданного тока программа автоматически переходит в режим непрерывной работы ОС. Записать в тетрадь с экрана значения скорости теплового дрейфа Vдрейф по оси Z, разброс тока ∆I и разброс ∆Z координаты при действующей ОС;

6) В течение нескольких минут следить за изменениями величин Vдрейф, ∆I и ∆Z. Построить график их зависимости от времени.

•Измерить нанорельеф подложки. Для этого:

1)в меню параметров сканирования установить размер поля 100 нм;

2)включить режим сканирования с обратной связью. Примерно через минуту на экране ПЭВМ появится изображение поверхности;

3)командой меню «Файл» сохранить полученное изображение на жестком диске в виде файла. записать в тетрадь характерные особенности и размеры рельефа на этом изображении;

4)повторить сканирование несколько раз. По смещению характерных особенностей рельефа за это время оценить скорость дрейфа Vдрейф по осям X и Y;

5)выбрать легко узнаваемую особенность рельефа. Рассчитать,

как нужно изменить начальную точку X0,Y0 и размер L поля скани-

41

рования, чтобы найденная особенность оказалась приблизительно в центре будущего поля сканирования. Изменить параметры сканирования в соответствии с расчетными и оценить погрешность перемещения по осям X, Y;

6) повторить сканирование с другими параметрами ОС, в других начальных точках X0, Y0 и с другими размерами L поля. По минимально различимым деталям рельефа оценить погрешности измерения по осям X, Y, Z.

4.4.Контрольные вопросы

1.Чем отличаются процедуры начального сближения иглы и подложки в сверхвысоком вакууме и на воздухе?

2.Каковы характерные значения напряжений, токов, расстояний при начальном сближении?

3.Из рассмотрения треугольников на рис. 4.4 найдите коэффициент пропорциональности между диаметром D и (R h)1/2 в формуле для разрешения СТМ.

4.Поясните рисунком, как меняются требования к форме острия в зависимости от рельефа подложки.

5.Каковы достоинства и недостатки аналоговой и цифровой

ОС?

6.Поясните рисунком, почему ПИД-регулятор шумит на высоких частотах больше, чем ПИ-регулятор.

7.Покажите на графике ∆Z(I), как действует цифровая релейная ОС в окрестности нижней границы Imin тока I против ложных срабатываний из-за шумового тока Iшум.

8.Каковы характерные размеры на типичном СТМизображении, получаемом на воздухе?

9.Чем вызваны наблюдаемые изменения скорости теплового

дрейфа Vдрейф по оси Z, разброса тока ∆I и разброса ∆ координаты при действующей ОС после начального сближения иглы с подложкой?

42

43

Методическое издание

Константин Васильевич Малышев Евгений Александрович Скороходов Валерий Михайлович Башков

НАНОМАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

Ч а с т ь 1

Подготовка сканирующего туннельного микроскопа к диагностике и модификации наноматериалов

Редактор С.А. Серебрякова Корректор Р.В. Царева

Компьютерная верстка С.А. Серебряковой

Подписано в печать 21.06.2007. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Печ. л. 2,75. Усл. печ. л. 2,56. Уч.-изд. л. 2,13. Изд. № 89. Тираж 100 экз. Заказ .

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5.

44