Лабораторные по физике
<<  Лабораторные работы по физике 11 класс Лабораторная работа №1  >>
Лабораторная работа №1
Лабораторная работа №1
Цель работы
Цель работы
Классификация СЗМ
Классификация СЗМ
Основные принципы АСМ
Основные принципы АСМ
Основные принципы АСМ
Основные принципы АСМ
Основные принципы АСМ
Основные принципы АСМ
Основные принципы АСМ
Основные принципы АСМ
Основные принципы АСМ
Основные принципы АСМ
Динамический (полуконтактный) Статический (контактный)
Динамический (полуконтактный) Статический (контактный)
Динамический режим АСМ
Динамический режим АСМ
Фазовый сдвиг колебаний кантилевера в «полуконтактном» режиме
Фазовый сдвиг колебаний кантилевера в «полуконтактном» режиме
Метод отображения фазы
Метод отображения фазы
Траектория движения зонда при сканировании
Траектория движения зонда при сканировании
Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных
Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных
Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных
Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных
Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных
Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных
Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных
Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных
Проведение работы
Проведение работы
Закрепление образцов
Закрепление образцов
Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных
Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных
В результате сканирования будет выявлена электронная структура
В результате сканирования будет выявлена электронная структура

Презентация на тему: «Лабораторная работа №1». Автор: VLADIMIR. Файл: «Лабораторная работа №1.pptx». Размер zip-архива: 3417 КБ.

Лабораторная работа №1

содержание презентации «Лабораторная работа №1.pptx»
СлайдТекст
1 Лабораторная работа №1

Лабораторная работа №1

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

Исследование топографии и структуры поверхности тонких пленок алюминия в технологии формирования слоя пористого анодного окисла Al2O3 для создания матрицы тонкопленочных наноструктурированных автоэлектронных микротриодов – активных элементов для систем генерации, передачи и обработки информации в нано- и микроэлектросистемной технике

Выполнили: Евгений Белоус Владимир Жуйков Группа: ИУ4-113

2 Цель работы

Цель работы

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

Изучение теоретических основ сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ). Освоение работы атомно-силового микроскопа на базе комплекса «Нанофаб-100». Получение топографии поверхности исследуемого образца в режиме атомно-силовой микроскопии.

3 Классификация СЗМ

Классификация СЗМ

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) Атомно-силовой микроскоп (АСМ) Магнитно-силовой микроскоп (МСМ) Электросиловой микроскоп (ЭСМ) Сканирующий ближнепольный оптический микроскоп (СБОМ)

4 Основные принципы АСМ

Основные принципы АСМ

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

1986 год Герд Биннинг, Кэлвин Куэйт, Кристофер Гербер Основа работы: Силовое взаимодействие между зондом и поверхностью Силы Ван-дер-Ваальса

5 Основные принципы АСМ

Основные принципы АСМ

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

Силы Ван-дер-Ваальса

степенная функция – потенциал Леннарда-Джонса:

- Отталкивание атомов на малых r

- Дальнодействующее притяжение

R0 – равновесное расстояние между атомами, U0 – значение энергии в минимуме.

6 Основные принципы АСМ

Основные принципы АСМ

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

Взаимодействие между атомами зонда и образца:

взаимодействия Ван-дер-Ваальса: а)-Дисперсионные (лондоновские) взаимодействия - это взаимодействия между двумя наведенными диполями. б)-Ориентационные взаимодействия - обусловлены электростатическими взаимодействиями между постоянными диполями. в)-индукционные взаимодействия - имеют электростатическую природу 2)химического взаимодействия; 3)межядерное взаимодействие (сильное взаимодействие).

А)

Б)

7 Основные принципы АСМ

Основные принципы АСМ

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

Зондовые датчики атомно-силовых микроскопов

Зондирование поверхности в атомно-силовом микроскопе производится с помощью специальных зондовых датчиков, представляющих собой упругую консоль – кантилевер (cantilever) с острым зондом на конце

Датчики изготавливаются методами фотолитографии и травления из кремниевых пластин. Упругие консоли формируются, в основном, из тонких слоёв легированного кремния, SiO2 или Si3N4.

8 Основные принципы АСМ

Основные принципы АСМ

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

Зондовые датчики атомно-силовых микроскопов

радиус закругления современных АСМ зондов составляет 1- 50 нм; угол при вершине зонда – 10-20?; сила взаимодействия зонда с поверхностью: F=k??Z, где k – жёсткость кантилевера; ?Z – величина, характеризующая его изгиб; Коэффициенты жёсткости кантилеверов k : 10^-3 – 10 Н/м

Собственные частоты изгибных колебаний консоли прямоугольного сечения определяются следующей формулой:

где l – длина консоли; E – модуль Юнга; J – момент инерции сечения консоли; ? – плотность материала; S – площадь поперечного сечения; ?i – численный коэффициент (в диапазоне 10 – 100), зависящий от моды изгибных колебаний.

9 Динамический (полуконтактный) Статический (контактный)

Динамический (полуконтактный) Статический (контактный)

Режимы атомно-силовой микроскопии:

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

10 Динамический режим АСМ

Динамический режим АСМ

При сканировании образца регистрируется изменение амплитуды и фазы колебаний кантилевера. Взаимодействие кантилевера с поверхностью в «полуконтактном» режиме состоит из ван-дер-ваальсовского взаимодействия, к которому в момент касания добавляется упругая сила, действующая на кантилевер со стороны поверхности.

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

11 Фазовый сдвиг колебаний кантилевера в «полуконтактном» режиме

Фазовый сдвиг колебаний кантилевера в «полуконтактном» режиме

определяется энергией диссипативного взаимодействия зонда с поверхностью образца.

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

С помощью пьезовибратора возбуждаются колебания кантилевера на частоте w (близкой к резонансной частоте кантилевера) с амплитудой AW. При сканировании система обратной связи АСМ поддерживает постоянную AW амплитуду колебаний кантилевера на уровнеA0 , задаваемом оператором (A0<AW). Напряжение в петле обратной связи (на z-электроде сканера) записывается в память компьютера в качестве АСМ изображения рельефа поверхности. Одновременно при сканировании образца в каждой точке регистрируется изменение фазы колебаний кантилевера, которое записывается в виде распределения фазового контакта.

12 Метод отображения фазы

Метод отображения фазы

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

Когда в процессе колебаний кончик зонда касается поверхности образца он испытывает не только отталкивающие, но и адгезионные, капиллярные и ряд других сил. В результате взаимодействия зонда с поверхностью образца происходит сдвиг не только частоты, но и фазы колебаний. Если поверхность образца является неоднородной по своим свойствам, соответствующим будет и фазовый сдвиг. Распределение фазового сдвига по поверхности будет отражать распределение характеристик материала образца.

13 Траектория движения зонда при сканировании

Траектория движения зонда при сканировании

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

Одним из недостатков, присущих всем методам сканирующей зондовой микроскопии, является конечный размер рабочей части используемых зондов. Это приводит к существенному ухудшению пространственного разрешения микроскопов и значительным искажениям в СЗМ изображениях при сканировании поверхностей с неровностями рельефа, сравнимыми с характерными размерами рабочей части зонда. По схематическому изображению сканирования зондом различных неровностей поверхности (рис.1)видно, что из-за формы зонда получаемое изображение размывается.

14 Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных

средств

При продолжительном сканировании острие зонда затупляется (рис. 16) или к нему могут прилипать частицы сканируемого вещества, что еще больше размывает получаемое изображение.

15 Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных

средств

Работа выполняется на нанотехнологическом комплексе (НТК) «НаноФаб 100»

16 Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных

средств

Четырехкамерный нанотехнологический комплекс (НТК - 4) включает модули Сканирующей Зондовой Микроскопии (СЗМ) и Фокусированного Ионного Пучка (ФИП) и модули загрузки зондов и образцов. Установка позволяет обрабатывать и исследовать образцы диаметром до 100 мм в условиях сверхвысокого вакуума (до 10-9Па).

Методы: Острийно-зондовые технологии; Ионно-лучевые технологии Ионная микроскопия; Нанолитография; Ионное локальное осаждение. Комплекс состоит из четырех камер: камеры фокусированного ионного пучка(ФИП) камеры сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ); камеры загрузки зондов(КЗ); камеры загрузки образцов(КО). Рассмотрим подробнее конструкцию модулей НТК – 4

17 Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных

средств

Модуль СЗМ относится к основным модулям комплекса НаноФаб 100 и предназначен для проведения атомно-силовой микроскопии (АСМ) и сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) входного контроля полупроводниковых пластин, измерений параметров и исследований характеристик наноструктур и наноэлементов, острийно-зондовых нанолитографических и наноманипуляционных операций, функционального контроля наноструктур и наноэлементов.

18 Проведение работы

Проведение работы

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

Перед помещением внутрь сверхвысоковакуумной (СВВ) камере образец проходит стадии очистки, таких как механическая полировка, химическое травление, кипячение в органических растворителях, полоскание в деионизированной воде. Все эти процедуры обеспечивают только предварительную очистку образца, так как финальная подготовка поверхности, которая содержит посторонние примеси в количестве нескольких процентов монослоя может быть проведена только внутри СВВ камеры.

19 Закрепление образцов

Закрепление образцов

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

Установка подготовленных образцов производится на специальный металлический держатель. Закрепление производится с помощью проводящего клея

На одну сторону наносится клей и прижимается на держатель

20 Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных

средств

21 В результате сканирования будет выявлена электронная структура

В результате сканирования будет выявлена электронная структура

поверхности в методе СТМ в режиме постоянного тока и топографическая структура поверхности гетероструктуры в методе АСМ в бесконтактном режиме.

Кафедра ИУ4: Проектирование и технология производства электронных средств

«Лабораторная работа №1»
http://900igr.net/prezentacija/fizika/laboratornaja-rabota-1-221926.html
cсылка на страницу

Лабораторные по физике

7 презентаций о лабораторных по физике
Урок

Физика

134 темы
Слайды