Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Приборно-экспериментальная база наноэлектроники
доц. Калинин С.В. , кафедра ТЭ СибГУТИ 2007-2008 уч. г.
Лабораторная работа №4
Первые понятия СЗМ
Раскрыть сущность понятий – сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ), сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), атомный силовой микроскоп (АСМ), изучить конструкцию и принципы работы микроскопа NanoEducator, получить первое СЗМ изображение (в демонстрационной версии), ознакомиться с изображениями различных нанообъектов и получить навыки первичной обработки экспериментальных результатов.
1.2.1 Изучить следующие вопросы курса :
1.2.2 Ответить на вопросы и решить следующие задачи:
Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ) — это новейшие методы исследования и модификации различных поверхностей и нанообъектов на атомарном уровне, основанные на методике «ощупывания» поверхности образца специальным датчиком по некоторой траектории.
В настоящее время методики СЗМ включают в себя: сканирующую туннельную микроскопию (СТМ), атомно-силовую микроскопию (АСМ), магнитно-силовую микроскопию (МСМ), электросиловую микроскопию (ЭСМ), ближнепольную оптическую микроскопию (БОМ) и другие методики.
В учебно-лабораторном микроскопе NanoEduсator, разработанном российской частной компанией NT-MDT (директор – Быков В.А.)
из г. Зеленограда, используются режимы работы СТМ и АСМ.
Исторически первым зондовым микроскопом можно считать ионный микроскоп Мюллера (1951), который мог исследовать только образцы игольчатой формы. В 1981 сотрудниками компании IBM (Швейцарский филиал) был изобретен сканирующий туннельный микроскоп, принцип работы которого основан на эффекте туннелирования электронов через узкий потенциальный барьер между металлическим зондом и проводящим образцом во внешнем электрическом поле.
Прибор NanoEducator имеет внешний вид в соответствии с рисунком 1:
Основные конструктивные узлы прибора показаны на рисунке 2
Режим динамической силовой литографии (ДСЛ) предназначен для модификации поверхности образца. При работе прибора в режиме ДСЛ зонд приводится в контакт с поверхностью образца, оставляя на ней механический след. Поэтому в этом случае зонд должен обладать более высокой механической жесткостью, чем зонды для СТМ режима.
Рис.3 Работа микроскопа в режиме ДСЛ
Рис. 4 АСМ изображение, полученное путем модификации поверхности компакт диска после проведения ДСЛ
Рекомендуемая
|
Основная
Головин Ю.И. Введение в нанотехнику. – // М., Машиностроение, 2007;
Пул Ч., Оуэнс Ф. Нанотехнологии. – //М., Техносфера, 2005, стр. 57-65,
Миронов В. Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии – //М., Техносфера, 2005, стр. 13-137;
Данилина Т.И., Смирнова К.И., Илюшин В.А., Величко А.А. Процессы микро- и нанотехнологии – ТГУ, Томск, 2005, стр. 271-307;
Конспект лекций
Дополнительная литература
Сканирующий зондовый микроскоп NanoEducator. Руководство пользователя – NT-MDT, 2007;
Неволин В. К. Зондовые нанотехнологии в электронике – //М., Техносфера, 2005, стр. 13-42;
Кобаяси Н. Введение в нанотехнологию. –// М., Бином, 2005, стр.31-49;
Бахтизин Р.З. Сканирующая туннельная микроскопия – новый метод изучения поверхности твердых тел – Соросовский образовательный журнал, т.6, №11, 2000, стр. 1-7.
Булыгина Е.В., Макарчук В.В., Панфилов Ю.В., Оя Д.Р., Шахнов В.А. Наноразмерные структуры – МВТУ им. Баумана, 2006, стр.58-69.
1.4.1 Выбор варианта
В соответствии с таблицей заданий 1.1 и указаниями преподавателя выбрать вариант исходных данных для работы.
Таблица 1.1 – Варианты заданий исходных данных
|
№ варианта |
Тип СЗМ-изображения |
|
1 |
Область CD-диска |
|
2 |
Область DVD-диска |
|
3 |
Красные кровяные тельца |
|
4 |
Фрагмет резинового материала |
|
5 |
Фрагмент пищевого материала |
|
6 |
Фрагмент снежинки |
1.4.2 Общие вопросы о СЗМ, конструкции и принципе действия прибора NanoEducator , его параметрах и характеристиках
В данном разделе необходимо записать теоретические данные о принципах СМЗ, конструкции, основных функциональных блоках и их принципах работы для лабораторно-учебного микроскопа NanoEducator.
Отдельно следует привести спецификационные данные о параметрах прибора и пояснить, как происходит работа микроскопа в туннельном и силовом режимах.
Вся необходимая информация содержится в Руководстве пользователя, доступного в виде файла формата PDF.
1.4.3 Подготовка прибора NanoEducator к работе
В данном разделе следует изучить и зарисовать общую схему измерительного оборудования, перечень необходимых инструментальных компонент, обеспечивающих сканирование и получение первого СЗМ-изображения.
Для этого необходимо зафиксировать натурную схему измерительного оборудования (в сборе) и уточнить данные о компонентах у преподавателя из его пояснений (или найти их в руководстве пользователя).
Дополнительно следует описать основные особенности изготовления игл для зондового датчика.
1.4.4 Уяснение принципов работы по управлению прибором в программой оболочке NanoEducatorа
В данном разделе на основе демонстрации преподавателем принципов управления прибором с помощью его программной оболочки следует изучить и отразить в отчете по лабораторной работе:
Так же дополнительно следует произвести расчет емкости диска в соответствии с информацией о размере одного бита, взятой из изображения фрагмента. (Идея этого оценочного расчета предложена доц. Сухаревым Е.М.).
1.4.5 Работа с галерей изображений
В данном разделе на основе демонстрации преподавателем необходимо описать состав нанообъектов, приведенных в галерее изображений.
1.4.6 Обработка СЗМ– изображения
Для изображения, соответствующего вашему варианту с помощью преподавателя произвести измерение линейных размеров объектов, характерных для Вашего изображения.
Отчет должен содержать:
6