Лекции по наноматериалам и нанотехнологиям
жүктеу/скачать 12,63 Mb. Pdf көрінісі
|
Nanomateriali i nanotehnologii bak
| x
y z P P P , каждый из которых изменяет свою длину пропорционально приложенному напряжению , , x y z U U U . При изменении любого напряжения из , , x y z U U U зонд смещается в соответствующем направлении. Движением зонда управляет компьютерная система 5. На пьезоэлементы , x y P P подается пилообразное напряжение, задающее сканирование в направлениях , x y U U и задающее сканирование зонда в направлениях x и y . Размер скана может быть до нескольких микрометров, длительность записи одного кадра - от 0,5 сек до нескольких минут. Зонд движется вдоль строки (направление x ), сначала в прямом, потом в обратном направлении. Затем переходит на следующую строку (направление y ). Запись информации с зонда производится на прямом проходе. В рабочем режиме расстояние между зондом и образцом по оси z контролируется системой обратной связи 6. На двигатель z P подается напряжение обратной связи z U . Тогда двигатель подводит зонд к поверхности образца на такое расстояние, при котором туннельный ток T J достигает заданной величины. Типичные значения туннельного промежутка 0,5 1 d нм , значения тока 1 10 T J нА , 0,1 10 T U B . Наиболее часто СТМ работает в режиме постоянного тока , когда 0 T T J J const . Постоянство тока поддерживается системой обратной связи, в которой значение T J сравнивается с заданным 0 T J . С выхода обратной связи на пьезодвигатель z P подается напряжение z U , под действием которого двигатель поднимает зонд на выступом или опускает над впадиной, до тех пор, пока ток не достигнет постоянного значения 0 T J . Схема движения зонда при сканировании в направлении x показана на рис. 2.15 б. z - расстояние между зондом и поверхностью (туннельный промежуток). Формирование изображения . Значения функции , z x y для каждой пары координат , x y поступают в компьютерную систему сбора, визуализации и 117 анализа данных. Совокупность величин , x y обычно представляет квадратную матрицу состоящую из 256 256 элементов. После обработки данных по специальным программам производится их визуализация средствами компьютерной графики. Изображения бывают двумерными 2 D и трехмерными 3 D . При 2D-визуализации каждой точке поверхности ставится в соответствие определенный цветовой фон. Выступы - светлые тона, впадины-темные тона. Остальные точки - промежуточные тона. На рис. 2.16 вверху, представлено первое изображение поверхности кремния с атомным разрешением, полученное Биннингом и Рорером с помощью их СТМ. Рис. 2.16. (а) – Двумерное изображение в туннельном микроскопе эпитаксиальной пленки PbSe , (б) -То же трехмерное изображение. [6] При 3 D - визуализации изображение поверхности , z x y строится в аксонометрической поверхности. Дополнительно моделируются условия подсветки поверхности точечным источником, расположенным в некой точке пространства над поверхностью. Характеристики СТМ . Разрешение по нормали к поверхности составляет 0, 05 нм при изменении z на 0,1 нм, туннельный ток меняется на порядок. Для острия из монокристалла вольфрама с осью 111 кончик имеет форму пирамидки, завершающейся 1-3 атомами. Если на конце находится один атом, СТМ дает предельное (атомное) разрешение позволяющее «видеть» отдельные атомы. Обычно разрешение достигается 1нм. Зонды СТМ проводящие, металлические с радиусом 10 нм из вольфрама, сплава иридия с платиной. Мягкие – золото. Вольфрамовые зонды получают электрохимическим методом; или косым перерезыванием ножницами сплава PtIr . 118 Недостаток СТМ . исследуются только проводящие поверхности. Регистрируются не атомы, а распределение электронной плотности на поверхности. Применяется для металлов, сплавов, сверхпроводников и полупроводников. Преимущества СТМ . Можно исследовать магнитную топографию поверхности на уровне отдельных спинов. жүктеу/скачать 12,63 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|