Transcript Budowa AFM

Atomic Force Microscope
Mikroskop Sił Atomowych
Kamila Moskalik
pod kierunkiem mgr Rafała Bożka
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
1
Co możemy zmierzyć
za pomocą AFM?
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
2
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
3
Plan seminarium





Budowa
Zasada działania AFM
Precyzja pomiarów
Przykłady
Podsumowanie
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
4
AFM
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
5
Budowa AFM
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
6
Budowa AFM
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
7
Budowa AFM
• Dźwignia pokryta warstwą
refleksyjną
• Ostrze pomiarowe wykonane
z krzemu
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
8
Budowa AFM
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
9
Budowa AFM
Rodzaje skanerów
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
10
Zasada działania
AFM może pracować w kilku modach
pomiarowych:
• kontaktowym
• bezkontaktowym
• „tapping mode”
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
11
Zasada działania
MOD KONTAKTOWY
• Komputer steruje odległością próbki od
ostrza  siła nacisku ostrza na próbkę stała
• Nierówność powierzchni analizowana
dzięki detektorowi światła
• Ostrze utwardzone SiN
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
12
Zasada działania
MOD KONTAKTOWY
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
13
Zasada działania
MOD BEZKONTAKTOWY
• Stała odległość ostrza od powierzchni
mierzonej  „zerowy nacisk”
• Istotna rola sił van der Waalsa
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
14
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
15
Zasada działania
„TAPPING MODE”
• Dźwignia wprowadzana w drgania o stałej
amplitudzie
• Ostrze trafia na nierówność  zmiana
amplitudy
• Przywrócenie amplitudy zadanej
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
16
Zasada działania
„TAPPING MODE”
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
17
Precyzja pomiarów
• Urządzenie bardzo czułe  wymagana duża
czystość mierzonych przedmiotów
• Kształt ostrza pomiarowego  nie zawsze
poprawne i rzeczywiste wyniki:
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
18
Precyzja pomiarów
Duże różnice wysokości
Obiekt, którego kształt nie może
być dokładnie zmierzony
Obszary zasłaniane przez inne mierzone elementy
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
19
Precyzja pomiarów
GaN
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
20
Precyzja pomiarów
• Wyszczerbione ostrze  podwójny obraz
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
21
Precyzja pomiarów
• Ruch skanera oraz nierówności pod próbką powodują
zniekształcony obraz topografii
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
22
Przykłady
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
23
InSb
dyslokacje
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
24
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
25
Co jeszcze?
• Własności powierzchni próbek (tarcie,
adhezja, rozkład ładunku elektrycznego,
struktura domen magnetycznych, itp.)
• Temperaturę
• Przewodnictwo
• …
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
26
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
27
Podsumowanie
• Uzyskujemy mapy topograficzne mierzonych
obiektów
• Badanie w powietrzu, cieczy, próżni
• Zastosowania w kontroli jakości w przemyśle
materiałów optycznych i półprzewodnikowych
oraz innych dziedzinach nauki
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
28
http://www.lot-oriel.com/site/site_down/pp_biorelated_deen.pdf
Proseminarium Fizyki Ciała Stałego
29