Главная | Обратная связь

Виготовлення зондів для тунельних мікроскопів

 

У скануючих тунельних мікроскопах використовуються зонди декількох типів. На початку широке поширення одержали зонди, виготовлені з вольфрамового дроту методом електрохімічного травлення. Дана технологія була добре відома й використовувалася для готування емітерів для автоіонних мікроскопів. Процес готування СТМ зондів за даною технологією виглядає в такий спосіб. Заготівля з вольфрамового дроту зміцнюється так, щоб один з її кінців проходив крізь провідну діафрагму (Д) і поринав у водяний розчин лугу КОН (рис. 1.11). Контакт між діафрагмою та вольфрамовим дротом здійснюється за допомогою краплі КОН, розташованої у отворі діафрагми.

При пропущенні електричного струму між діафрагмою та електродом, розташованим у розчині КОН, відбувається перетравлювання заготівлі. У міру травлення товщина перетравлюємої області, стає настільки малою, що відбувається розрив заготівлі за рахунок ваги нижньої частини. При цьому нижня частина падає, що автоматично розриває електричне коло та зупиняє процес травлення.

Рисунок 1.11 – Схема виготовлення СТМ зондів з вольфрамового дроту за допомогою електрохімічного травлення

 

Інша широко застосовувана методика готування СТМ зондів – перерізання тонкого дроту з PtIr сплаву за допомогою звичайних ножиців. Перерізання робиться під кутом близько 45 градусів з одночасним натягом P дроту на розрив (рис. 1.12).

 

Рисунок 12 – Схема процесу формування СТМ вістря при перерізанні дроту з PtIr сплаву

Процес формування вістря в цьому випадку почасти подібний із процесом виготовлення вістря з вольфраму. При перерізанні відбувається пластична деформація дроту в місці різання і обрив її під дією розтяжного зусилля Р. У результаті в місці розрізу формується витягнуте вістря з нерівним (рваним) краєм із численними виступами, один із яких і виявляється робочим елементом СТМ зонда. Дана технологія виготовлення СТМ зондів застосовується зараз практично у всіх лабораторіях і майже завжди забезпечує гарантовану атомарну роздільну здатність при СТМ дослідженнях поверхні.

 

Практична частина

2.1. Опис СЗМ типу P 4-SPM-MDT

 

СЗМ складається з основи із віброзахисною підвіскою, підвісної платформи із установленим на ній кроковим двигуном для переміщення п’єзосканера. На п’єзосканері є кріплення для досліджуваних зразків. Його вертикальне переміщення по осі Z контролюється зворотним зв'язком, а переміщення в площині задає площа сканування. Рушій із системою грубого підведення забезпечують підведення зразка до зонда в зону робочого діапазону сканера. У підставі мікроскопа розміщена електронна плата - процесор, що керує роботою мікроскопа (рис. 1.13). На платформу встановлюється голівка СЗМ, що може працювати як у режимі СТМ, так і в режимі скануючого атомно-силового мікроскопа (АСМ) залежно від того, який на неї поставлений юстировочний столик - з голкою СТМ або з кантилевером АСМ. Струм, що протікає через діелектричний проміжок між голкою СТМ і зразком у процесі сканування, підсилюється в предпідсилювачі, встановленому на тому же юстировочному столику, що й голка, і попадає в ланцюг зворотного зв'язка, а також після АЦП стає сигналом, що реєструється програмою обробки та побудови зображень скануємої поверхні.

Рисунок 1.13 – Схема взаємодії компонентів СЗМ

 

Інформація яка зчитується в процесі сканування передається на робочу станцію –IBM PC сумісний комп'ютер, за допомогою якого здійснюється керування мікроскопом.