Туннельный микроскоп

Cтраница 2

На ней имеется два дефекта структуры, и с помощью туннельного микроскопа, который фактически измеряет распределение плотности электронов по поверхности, видна образующаяся интерференционная картина - стоячие электронные волны, точно такие же, как на поверхности воды. [16]

Изображение квантовой точки, образованной самосборкой атомов германия на поверхности кремния, полученное с помощью сканирующего туннельного микроскопа. [17]

На рис. 4.1 показано изображение пирамиды ( квантовой точки) из атомов германия на поверхности кремния, полученное с помощью сканирующего туннельного микроскопа. [18]

Особый интерес для изучения субмикро-шероховатости представляет сканирующий туннельный микроскоп. Принцип работы туннельного микроскопа заключается в том, что между металлической иглой и поверхностью, над которой она перемещается, под действием приложенного напряжения за счет туннельного эффекта возникает ток. Сила тока зависит от величины зазора. Если напряжение поддерживать постоянным, то для сохранения постоянной силы тока необходимо перемещать иглу, сохраняя зазор неизменным с помощью системы обратной связи. Отслеживая движение иглы, получаем профиль поверхности. [19]

С помощью электрического поля, создаваемого у иглы туннельного микроскопа, атом отделяется от поверхности и переносится в удаленный детектор. По форме траектории иона в магнитном поле измеряется отношение заряда к массе и тем самым определяется тип атома. Новая методика может оказаться полезной в исследованиях катализа, роста кристаллов, а также во многих других областях. [20]

Для определения периода поверхностной структуры используется метод дифракции медленных электронов. Положения атомов на перестроенной поверхности измеряются с помощью сканирующего туннельного микроскопа, а также по рассеянию ионов. [21]

Для изучения топографии поверхности пленок и изломов рекомендуется применять сканирующий электронный микроскоп и атомно-силовой микроскоп. Планарные металлопроводящие наноструктуры типа приведенной на рис. 2.9 изготавливают и исследуют с помощью сканирующего туннельного микроскопа, который, с одной стороны, за счет приложенного потенциала позволяет вырывать и переносить атомы из одного места в другое, а, с другой стороны, используя характеристики туннельного тока, можно идентифицировать атомы разных элементов. [22]

На рис. 7.2 и 7.3 показано, как выглядит кристалл вольфрама в ионном микроскопе и решетка висмута в туннельном микроскопе. [23]

Для технологии наноматериалов в соответствии с многообразием последних характерно сочетание, с одной стороны, металлургических, физических, химических и биологических методов, а с другой стороны, традиционных и принципиально новых приемов. Так, если подавляющее большинство методов получения консолидированных наноматериалов ( см. табл. 2.2) достаточно тра-диционны, то такие операции, как изготовление, например, квантовых загонов с помощью сканирующего туннельного микроскопа ( см. рис. 2.9), формирование квантовых точек самосборкой атомов, получение ДНК-нанокомпозитов ( см. рис. 2.19) или использование ионно-трековой технологии для создания пористых структур в полимерных материалах основаны на принципиально иных технологических приемах. [24]

Все большее значение приобретают исследования структуры твердых и жидких тел, полимеров, структуры их поверхности. Выяснено влияние дислокаций и др. дефектов кристаллич. Важную роль в этих исследованиях сыграло применение электронных микроскопов большой разрешающей силы. В 1982 созданы туннельные микроскопы, позволяющие увидеть отд. Для исследования структуры вещества и установления распределения электронной плотности в веществе применяется электронный парамагнитный резонанс, ядерный магнитный резонанс, Мессбауэра эффект и др. резонансные методы. Срвершенствуется исследование структуры атомов, молекул, органич. [25]

Наиб, широко применяется эффект Джозефсона. На основе сверхпроводящих квантовых интерферометров ( сквидов) разработаны методы измерений, порог чувствительности к-рых снижен вплоть до ограничений фундам. Из др. КЭ следует отметить эталоны, основанные на тун-иельном эффекте, позволяющем в сканирующем туннельном микроскопе достичь при исследовании профиля поверхности разрешающей способности порядка атомных размеров. [26]

Причем, любопытно, что появление сканирующего электронного микроскопа ( СЭМ) было решающим для полного понимания не только технологии изготовления, но и работы приборов. Броди пишет: Без него мы не смогли бы увидеть, что происходит. Именно СЭМ привел к электронно-пучковой литографии. Очевидно, что для создания приборов все меньших и меньших размеров потребуются микроскопы с атомным разрешением. По мнению Броди, сканирующий туннельный микроскоп [9] окажется для подобных целей наиболее подходящим, поскольку он дает наименьшие искажения наблюдаемого объекта. [27]

Современная наука и техника проявляет особый интерес к объектам, размеры которых меньше длины волны видимого света. Биологи изучают отдельные молекулы протеинов или ДНК; материаловеды исследуют дефекты и включения атомных размеров в кристаллах; специалисты по микроэлектронике создают схемы, элементы которых составляют десятые доли от размера атомов. Совсем недавно этот микромир можно было сделать видимым только с помощью сложных, а часто и разрушающих методов, таких как электронная микроскопия и гамма-спектроскопия. Этот мир лежит вне пределов доступности для таких простых приборов, как хорошо всем известные оптические микроскопы. Система управления позиционированием туннельного микроскопа должна обладать точностью порядка нанометров. Одним из основных ее элементов является пьезодатчик. Апертура туннельного микроскопа обеспечивается тончайшим вольфрамовым зондом, конец которого заточен так, что он может состоять только из одного-единственного атома и иметь ширину 0 2 нм. Пьезоэлектрическая система управления подводит конец зонда к поверхности проводящего образца на расстояние одного-двух нанометров - так близко, что электронные облака атома на конце зонда и ближайшего к нему атома образца частично перекрываются. [28]

Страницы: 1 2