Исследование наноструктурированной поверхности на АСМ Solver HV
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
атериалов, ПЭМ (просвечивающая электронная микроскопия) используется для анализа тонких пленок.
1.3 Применение наноструктурированных поверхностей
Практическое применение наноматериалы находят уже сейчас во многих областях. Их электрические, оптические и механические свойства указывают на значительные перспективы использования этих материалов в ряде технических направлений. Прежде всего, это электроника. Они уже сейчас используются при создании плёнок для литографии. Созданное с их помощью новое поколение фоторезистов, приводит к уменьшению линейных размеров до 0.2 микрометров и использование одного и того же резиста для ультрафиолетового, рентгеновского и электронно-лучевого процессов литографии. Фотолитография с применением фуллеренов проводится в Санкт-Петербурге в ЗАО "Авангард-Элионика".Одним из интересных примеров возможного практического применения наноструктурных материалов являются высокопрочные резьбовые изделия, широко используемые в авиа- и автомобилестроении. Элементы резьбы являются концентратами напряжений, которые обычно лимитируют свойства изделий.
В институте физики полупроводников РАН идёт разработка новых технологий нанолитографии и безмасочного изготовления наноприборов и атомно-размерных объектов, там же проводятся теоретические и экспериментальные исследования многослойных наноструктур для создания элементов микро- и фотоэлектроники.
Рассматриваются идеи создания элементов памяти на основе нанотрубок. В институте микроэлектроники (ИМРАН) ведутся работы по созданию памяти на самоорганизующихся углеродистых наноструктурах.
Одним из перспективных направлений в развитии как наноэлектроники, так и наноприборостроения является исследование и создание туннельного датчика. Подобные датчики обещают иметь весьма небольшие размеры, кроме того, к их достоинствам относятся уникально высокая чувствительность и широкий спектр применений.
ГЛАВА 2. ВЫСОКОВАКУУМНЫЙ СЗМ SOLVER HV
.1 Назначение и методы измерений
Высоковакуумный сканирующий зондовый микроскоп Solver HV (далее Solver HV) предназначен для количественных и качественных измерении в условиях высокого вакуума. Solver HV позволяет с нанометровым разрешением проводить исследование поверхностных характеристик и приповерхностных физических параметров различных объектов, допускающих их размещение в вакууме.
В зависимости от выбранной комплектации Solver HV позволяет исследовать образцы в различных условиях:
магнитное поле до I к Гаусс;
нагрев до 1500С;
охлаждение до 50 К.
Наличие свободных фланцев позволяет устанавливать дополнительное оборудование и использовать СЗМ SolverHV для модификации в высоком вакууме поверхностных наноструктур с помощью ионного, электронного или плазменного источников, направленных на исследуемую область объекта.СЗМ Solver HV позволяет проводить измерения с использованием следующих методов: Микроскопия (Сканирующая Туннельная Микроскопия (СТМ), Атомно-Силовая Микроскопия (АСМ) (контактная + полуконтактная + бесконтактная), Латерально-Силовая Микроскопия (ЛСМ), Метод Отображения Фазы, Метод Модуляции Силы, Отображение Адгезионных Сил, Магнитно-Силовая Микроскопия (МСМ), Электростатическая Силовая Микроскопия (ЭСМ), Сканирующая Емкостная Микроскопия (СЕМ) (бесконтактная), Метод Зонда Кельвина (МЗК), Отображение Сопротивления Растекания (ОСР). Спектроскопия АСМ (силовая, амплитудная, фазовая), СТМ (I(z), I(V)), Отображение Работы Выхода (ОРВ), Отображение Локальной Плотности Состояний (ОЛПС). Литография АСМ (Силовые (наногравировка и наночеканка) и Токовые (постоянные и переменные)), СТМ. Наноманипуляция (Контактные, Силовые).
2.2 Технические характеристики
Таблица 2
ПараметрЗначениеРазмер образцадо 10х10 ммПозиционирование образца: Диапазон перемещения Точность перемещения3х3 mm шаговых двигателей в вакууме 5x5 mm вручную в воздухе - дополнительно 5 мкмДиапазон сканирования50х50х2,5 мкм (10%)Способ сканированияСканирование зондомМинимальный шаг сканирования0,006 нмВакуумная система: Остаточное давление Время откачки10-6 торр 30 мин до 10-5 торрСистема термостатирования: Диапазон рабочих температур: нагрев охлаждение Время установления температуры 110 К Точность поддержания температурыдо 1500С до 110 К (азотное) до 50 К (гелиевое) 30 мин 0,10СМагнитное поле0,1 ТСЗМ контроллер: Напряжение питания Потребляемая мощность Вес90-240 В, 50-60 Гц 80 Вт 16 кгСистема видеонаблюдения: CCD камера Монитор Разрешение Числовая апертура Увеличение с CCD камерой Поле зрения:1/2, цветная 14, цветной 5 мкм 0,1 от 47x до 578x от 2 до 0,49 ммСистема виброизоляции Виброизолирующий стол: Активное демпфирование Пассивное демпфирование Максимальная нагрузка Размер виброизолирующей столешницы Демпфирующая система в рабочей камере0,6 - 100 Гц > 100 Гц 300 кг 600х600 мм резонансная частота 1 Гц
2.3 Устройство СЗМ Solver HV
Основные узлы СЗМ Solver HV представлены на рисунке 2.
Рисунок 2 - Основные узлы СЗМ Solver HV 1 - вакуумная камера: 2 - шкаф электроники; 3 - турбомолекулярный насос; 4 - виброизолирующий стол; 5 - видеомикроскоп: 6 - форвакуумный насос; 7 - система охлаждения
Вакуумная камера 1 (Рис. 2) установлена на виброизолирующем столе. Откачка воздуха из камеры производится форвакуумным 6 и турбомолекулярным 3 насосами. Контроль давления в камере осуществляется форвакуумным и высоковакуумным вакуумметрами.На Рис. 3 представлена блок-схема Solver HV. В камере на внутренней демпф