3. Многопроходные методы

Многопроходные методы обычно используются в задачах, где помимо рельефа поверхности образца необходимо определять также и иные характеристики, при этом необходимо исключить влияние на них рельефа поверхности. При сканировании строки производится следующая процедура. На первом проходе сканируемой строки получаем рельеф поверхности с применением контактного или полуконтактного методов. На втором проходе проводим измерения электрических сил или потенциалов, магнитных полей, диссипаций, распределений емкости и т.д. Для исключения влияния рельефа поверхности на результаты измерений во втором проходе зондовый датчик движется над поверхностью, на расстоянии dZ, по траектории, повторяющей рельеф образца. В некоторых случаях может быть необходимым и третий проход для исключения влияния не только рельефа, но и поверхностного электрического поля.

3.1. Электростатическая Силовая Микроскопия

3.1.1. Краткая характеристика метода

Электростатическая Силовая Микроскопия (ЭСМ) является эффективным средством для исследования распределения электрического поля и зарядов по поверхности образца с субмикронным разрешением. Изображения, полученные с помощью этой методики, интерпретируются как пространственное распределение z–составляющей градиента электрического поля по поверхности образца. В качестве зондовых датчиков используются стандартные проводящие зондовые датчики для полуконтактного метода. Для исключения влияния рельефа поверхности на результаты исследования используется двухпроходная методика. В процессе сканирования производится следующая процедура. На первом проходе сканируемой строки определяется рельеф поверхности по полуконтактному методу (Рис. 1-10).

На втором проходе зонд отводится от поверхности образца на расстояние dZ. С помощью пьезодрайвера зонд приводится в колебательное состояние на резонансной частоте, между зондом и образцом подается постоянное напряжение смещения U0, и осуществляется повторное сканирование. Зондовый датчик движется над поверхностью по траектории, повторяющей рельеф поверхности образца (Рис. 1-11). Посредством регистрации изменений амплитуды и фазы колебаний зонда формируется изображение распределения z-составляющей градиента электрического поля по поверхности образца.

Во время второго прохода расстояние между сканируемой поверхностью и зондовым датчиком поддерживается постоянным. Это расстояние должно быть достаточно большим, чтобы исключить влияние рельефа. В таком случае зонд подвергается воздействию только дальнодействующих сил, основной вклад в которые осуществляется электрическими свойствами образца. Но расстояние dZ не должно быть чрезмерно большим, так как в этом случае уменьшается измеряемый сигнал и ухудшается латеральное разрешение.

2. Магнитная Силовая Микроскопия

3.2.1. Краткая характеристика метода

Магнитная Силовая Микроскопия (МСМ) позволяет получить изображение пространственного распределения магнитных сил по поверхности образца. МСМ позволяет изучать характеристики магнитных носителей, магнитную структуру магнетиков, достигая при этом субмикронного разрешения, магнитные поля токовых шин и пр. МСМ реализуется при использовании магнитных зондовых датчиков. Магнитные зондовые датчики чаще всего представляют собой стандартные кремниевые зондовые датчики (или зондовые датчики из нитрида кремния), с покрытыми тонкой магнитной пленкой зондами. Наиболее важной задачей является минимизация влияния рельефа на изображение распределения магнитных сил по поверхности образца. Для решения этой задачи магнитные измерения осуществляются с помощью двухпроходного метода. В процессе сканирования производится следующая процедура. На первом проходе сканируемой строки определяется рельеф по полуконтактному методу

(Рис. 1-1).

Затем зондовый датчик отводится от поверхности образца на расстояние dZ. На втором проходе той же строки датчик движется над поверхностью по траектории, повторяющей рельеф поверхности (Рис. 1-2). Т.е. во время второго прохода расстояние между сканируемой поверхностью и зондовым датчиком поддерживается постоянным. Это расстояние должно быть достаточно большим, чтобы исключить влияние рельефа поверхности. В этом случае зонд подвергается воздействию только дальнодействующих сил, основной вклад в которые осуществляется магнитными силами образца. Но расстояние dZ не должно быть чрезмерно большим, так как в этом случае уменьшается измеряемый сигнал и ухудшается латеральное разрешение.

Во время второго прохода с помощью пьезодрайвера зонд приводится в колебательное состояние на резонансной частоте. Посредством регистрации изменений амплитуды и фазы колебаний зонда формируется изображение распределения z-составляющей градиента магнитных сил по поверхности образца.