Главная / Учёба / Учебный план / Сканирующая зондовая микроскопия

Сканирующая зондовая микроскопия

Учебное пособие

Документ pdfОсновы сканирующей зондовой микроскопии. (4,8 Мбайт)

Содержание разделов дисциплины

1. Введение.

  1. Принципы сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ).
  2. Конструктивные особенности и режимы работы зондовых микроскопов.
  3. Комбинации различных типов микроскопов в одном приборе.

2. Сканирующая туннельная микроскопия.

  1. Конструкции сканирующих туннельных микроскопов (СТМ).
  2. Системы сближения иглы и образца.
  3. Сканирующие элементы.
  4. Способы изготовления СТМ зондов.

3. Режимы работы СТМ.

  1. Получение изображений поверхности в режимах постоянного туннельного тока и постоянной средней высоты.
  2. Получение информации о распределении локальной работы выхода электронов вдоль поверхности.

4. Система автоматизации СТМ.

  1. Система сбора и обработки информации.
  2. Характерные искажения СТМ изображений и методы их устранений.
  3. Спектральный и корреляционный анализ изображения поверхности.

5. Туннельная спектроскопия.

  1. Вольт-амперные характеристики туннельных контактов.
  2. Зависимость туннельного тока от расстояния зонд-образец.
  3. Резонансные эффекты в СТМ.
  4. Низкотемпературный СТМ. Спектроскопия сверхпроводников.

6. Атомно-силовая микроскопия.

  1. Принципы работы и конструкции атомно-силовых микроскопов (АСМ).
  2. Силы, действующие на зонд АСМ (Ван-дер-Ваальса, капиллярные, электростатические).
  3. Режимы работы АСМ. Методы регистрации сигнала пропорционального рельефу поверхности.
  4. Электросиловая микроскопия.

7. Магнитно-силовая микроскопия.

  1. Принципы работы и конструкции магнитно-силовых микроскопов (МСМ).
  2. Взаимодействие зонда с магнитными полями образца.
  3. Особенности формирования МСМ контраста от различных структур.
  4. Регистрация магнитострикционного отклика поверхности.

8. Ближнепольная оптическая микроскопия.

  1. Прохождение света через отверстия с размерами меньшими длины волны.
  2. Принципы работы ближнепольных оптических микроскопов (СБОМ).
  3. Режимы работы СБОМ: коллекторная мода, излучательная мода на отражение и на прохождение.
  4. Эванесцентные волны.
  5. Типы ближнепольных оптических зондов и методы их изготовления.
  6. Ближнепольная спектроскопия полупроводниковых структур. Исследование фотолюминесценции квантовых точек, нитей и ям с высоким пространственным разрешением.

9. Пространственное разрешение зондовых микроскопов.

  1. Связь разрешения СЗМ с размером зонда и расстоянием между зондом и образцом.
  2. Искажения, вносимые зондом в изображение рельефа и свойств поверхности. Методы восстановления истинного рельефа поверхности.

10. Модификация свойств поверхности с помощью СТМ/АСМ/МСМ.

  1. Механические воздействия зонда на поверхность.
  2. Тепловое воздействие электрического тока через контакт зонд-поверхность.
  3. Термохимические процессы на поверхности, стимулированные протеканием тока через контакт.
  4. Магнитное воздействие зонда на поверхность магнитных образцов.
  5. Создание поверхностных структур нанометрового масштаба.
  6. Сверхплотная запись информации методом МСМ.

11. Модификация свойств поверхности с помощью СБОМ.

  1. Инициирование фотохимических, термохимических реакций и процессов диффузии под действием оптического излучения.
  2. Ближнепольная фотолитография. Физические и технологические ограничения метода.
  3. Сверхплотная запись информации методом СБОМ. Реверсивная и нереверсивная запись.

Рекомендуемая литература

Основная литература

  1. В.Л.Миронов — Основы сканирующей зондовой микроскопии. М.: Техносфера, 2004, 143 стр.
  2. Сканирующая зондовая микроскопия биополимеров. Под ред. И. Г. Яминского, М.: Научный мир, 1997, 88 стр.
  3. В.К.Неволин — Основы туннельно-зондовой нанотехнологии. М.: МГИЭТ (ТУ), 1996, 91 стр.
  4. В.С.Эдельман — Сканирующая туннельная микроскопия (обзор). // Приборы и техника эксперимента, 1989, № 5, стр. 25 — 49.

Дополнительная литература

  1. В.И.Панов — Сканирующая туннельная микроскопия и спектроскопия поверхности. // УФН, 1988, т.155, № 1, стр. 155 — 158.
  2. В.А.Быков, М. И. Лазарев, С. А. Саунин — Сканирующая зондовая микроскопия для науки и промышленности. // «Электроника: наука, технология, бизнес”., 1997, № 5, стр. 7 — 14.
  3. А.П.Володин — Новое в сканирующей микроскопии. // Приборы и техника эксперимента, 1998, № 6, стр. 3 — 42.

Вопросы для контроля

  1. Сканирующие элементы зондовых микроскопов. Конструкции, принципы работы и основные характеристики.
  2. Системы прецизионного сближения зонда и образца в зондовых микроскопах.
  3. Виброзащита и термостабилизация зондовых микроскопов.
  4. Методы изготовления зондов для туннельного и атомно-силового микроскопов.
  5. Принципы работы сканирующего туннельного микроскопа. Основные режимы получения СТМ изображений рельефа поверхности.
  6. Принципы регистрации распределения локальной работы выхода электронов с помощью туннельного микроскопа.
  7. Организация системы обратной связи сканирующего туннельного микроскопа.
  8. Туннельная спектроскопия. Методы снятия вольт-амперных характеристик туннельного контакта СТМ. Основные типы ВАХ контактов металл-металл, металл-полупроводник, металл-сверхпроводник.
  9. Принципы работы атомно-силового микроскопа. Основные режимы получения АСМ изображений рельефа поверхности.
  10. Колебательные методики атомно-силовой микроскопии.
  11. Организация системы обратной связи атомно-силового микроскопа.
  12. Силовая спектроскопия свойств поверхности с помощью атомно-силового микроскопа.
  13. Принципы работы электросилового микроскопа. Режимы измерения распределения потенциала вдоль поверхности, локальной емкости контакта зонд-поверхность.
  14. Принципы работы магнитно-силового микроскопа. Магнитное взаимодействие зонда МСМ и образца. Методы получения МСМ контраста. Интерпретация МСМ контраста простейших распределений намагниченности образцов.
  15. Принципы работы ближнепольного оптического микроскопа. Shear-force контроль расстояния зонд-поверхность. Основные конфигурации БОМ.
  16. Модификация свойств поверхности с помощью СТМ/АСМ/МСМ/БОМ.