Лабораторная работа № 5
После обрезки проволоки можно прокалить её кончик в пламени спиртовки в течение 1 2 секунд, чтобы удалить органические материалы.
Рис. 5-7. СТМ изображение атомарной структуры поверхности пиролитического графита
Искажения, связанные с формой зонда
На СЗМ-изображениях, как правило, присутствуют различного рода искажения, вызванные разными причинами. Одним из видов искажений являются артефакты,
связанные с зондом, которые возникают на СЗМ-изображении неизбежно. Положение кажущейся точки контакта СЗМ-зонда с образцом, а, следовательно, и получаемое изображение поверхности, зависит как от геометрии зонда, так и от
геометрии отображаемой поверхностной особенности образца. На Рис. 5-1 приведен пример искажений, возникающих при сканировании «ступеньки».
Рис. 5-8
5-7
СЗМ НАНОЭДЬЮКАТОР II. Учебное пособие
При отображении резких особенностей геометрия зонда очень важна. Зонд с большим радиусом начинает взаимодействовать с поверхностными особенностями задолго до того, как центральная ось зонда достигает особенности. Это можно
видеть на примере отображения ступеньки, показанном на Рис. 5-9. Если используется конусообразный зонд, будет казаться, что ступенька имеет угол,
равный углу зонда (Рис. 5-9 a). Таким образом, для отображения особенностей типа ступеньки, отношение сторон зонда является критичным. Зонды с большим отношением сторон будут вносить наименьшие искажения (Рис. 5-9 b).
Рис. 5-9. Искажения, возникающие при отображении ступенек
a – зонд с малым отношением сторон; б – зонд с большим отношением сторон
При отображении глубоких особенностей, типа канавок, геометрия зонда
становится еще более важной. Дно этих особенностей может быть отображено только при использовании длинных и тонких зондов. Зонды с малыми отношениями сторон не будут достигать дна канавок, как показано на Рис. 5-10.
Рис. 5-10. Зонды с малым отношением сторон не достигают дна канавки (a). Эти особенности могут быть отображены только длинными и тонкими зондами (б)
5-8
Лабораторная работа № 5
Устройство заточки зондов для СЗМ НАНОЭДЬЮКАТОР II
В сканирующем зондовом микроскопе НАНОЭДЬЮКАТОР II используются универсальные зонды для АСМ и СТМ, представляющие собой заостренный конец
вольфрамовой проволоки. Устройство заточки зондов (УЗЗ), предназначенное для восстановления затупившегося или изготовления нового СЗМ-зонда методом
электрохимического травления, показано на Рис. 5-11.
Травление зонда с помощью УЗЗ позволяет получить зонды с радиусом закругления острия около 100 нм.
Рис. 5-11. Устройство заточки зондов 1 – чашка Петри; 2 – кольцо; 3 – держатель заготовки зонда; 4 – гнездо для держателя
заготовки; 5 – видеокамера; 6 – винт вертикального перемещения кольца; 7, 9 – кнопки включения источника постоянного тока; 8 – рычаг привода кольца
Принцип действия УЗЗ основан на том, что при протекании электрического тока, между раствором щелочи и помещенным в нее металлом происходит
электрохимический процесс травления металла, при котором атомы металла переходят в раствор.
УЗЗ работает следующим образом. В чашку Петри наливают раствор щелочи
КОН или NaOH. Отрезок вольфрамовой проволоки (заготовка зонда) закрепляют в держателе 3, который затем вставляется в гнездо 4. Держатель перемещается вверх и
вниз по вертикали при помощи винта 6. Вращая винт 6, кольцо опускают в крайнее нижнее положение, затем нажимают рычаг 8, при этом кольцо опускается в раствор и на нем образуется пленка раствора. Вращая винт 6 против часовой стрелки, кольцо
поднимают на нужную высоту – нижняя часть заготовки зонда должна оказаться в пленке раствора. После этого включают источник постоянного тока, начинается процесс перетравливания вольфрамовой проволоки и образования острия зонда.
После окончания травления кольцо опускают и держатель вынимают.
5-9