Атомно-силовые микроскопы
Новые возможности для трехмерных измерений линейных размеров элементов структур микро и нанорельефа поверхности конденсированных сред обеспечиваются применением сканирующих зондовых микроскопов. Метод атомно-силовой микроскопии основан на взаимодействии твердотельной заостренной иглы с поверхностью исследуемого объекта. Относительная простота интерпретации получаемых изображений при высокой разрешающей способности и прецизионной точности измерений зондовой микроскопии позволяет решать многочисленные задачи, которые невозможно решить другими экспериментальными методами. Достоинством методов сканирующей зондовой микроскопии является возможность получения трехмерного изображения рельефа поверхности, формирование которого оптической или электронной микроскопией затруднено и сопряжено со значительными математическими расчетами. Преимуществом АСМ диагностики также является способность получения карт распределения по поверхности ряда параметров, таких как электростатический потенциал, уровень легирования, кулоновский заряд, электрическая емкость, намагниченность, твердость, оптические характеристики и др. Получаемая с помощью АСМ информация существенным образом зависит от геометрических размеров иглы-зонда, располагаемого на микроразмерной балке (~200 мкм длиной) с малым коэффициентом жесткости (~1 Н/м). Для учета эффектов деконволюции и получения адекватной информации о поверхности была разработана методика контроля формы и геометрии иглы методами СЭМ и ВРЭМ.
 | Smena P47-H (NT-MDT, г. Зеленоград)
|
||
 |  |
||
| Integra Aura (NT-MDT, г. Зеленоград)
 |
Изображения и результаты, полученные методом АСМ:
 |
 |
|
Эквидистантные атомные ступени на поверхности Si(111): (а) топографическое изображение, (b) фазовый контраст, (c) профиль поверхности вдоль линии перпендикулярной ступеням, (d) гистограмма распределения точек по высоте (расстояние между пиками соответствует высоте ступеней 0,31 нм). |
Эшелонированная поверхность Si(111): (а) эшелоны и отдельные ступени между эшелонами (фазовый контраст), (б) атомно-гладкие террасы, разделённые ступенями моноатомной высоты 0,31 нм (топографическое изображение области, обозначенной штриховой линией на рис. (а)), (в) гистограмма распределения точек по высоте от изображения на рис.(б). |
|
 |
 |
|
Спиралевидная атомная ступень на поверхности кремния (111), сформировавшаяся при отжиге в результате выхода винтовой дислокации на поверхность, с островками моноатомной глубины, образовавшимися в результате травления кислородом. |
Островки из неупорядоченных атомов кремния (светлый контраст на рис.(б)) высотой 0,08нм (в), формирующиеся на поверхности Si(111) между доменами сверхструктуры (7х7) (тёмный контраст на рис.(б)) при быстром охлаждении (порядка 400°С/с) от высоких температур (более 900°С). (D.A. Nasimov, D.V. Sheglov, E.E. Rodyakina, S.S. Kosolobov, L.I. Fedina, S.A. Tyis, and A.V. Latyshev “AFM and STM studies of quenched Si(111) surface” // Physics of Low Dimensional Structures, 3/4 (2003) p. 157-166.) |
|
 |
 |
 |
Междоменные границы сверхструктуры (7×7) на ступенчатой поверхности кремния (111) декорированные островками кремния при осаждении 0,2 МС атомов кремния при 550°С. |
Слой титана толщиной порядка 5 нм, напылённый на ступенчатую поверхность кремния с высокой точностью реплицирует рельеф ступенчатой подложки. |
ДНК (высотой несколько нм) на атомно-гладкой поверхности кремния. |
Литография:
|
   |
|
Локальное зондовое окисление поверхности металлов и полупроводников. |
||
 |
||
Механическое «царапание» поверхности зондом микроскопа. |
||