Aatomjõu mikroskoop ja selle rakendamine
Aatomjõumikroskoop on skaneeriva sondiga mikroskoop, mis on välja töötatud skaneeriva tunnelmikroskoobi põhiprintsiibi alusel. Nanotehnoloogia arengu edendamisel on kahtlemata oma osa aatomjõumikroskoobi ilmumisel. Skaneeriva sondi mikroskoop, mida esindab aatomjõumikroskoop, on üldnimetus mikroskoopide seeria kohta, mis kasutavad proovi pinna skaneerimiseks väikest sondi, et tagada suure suurendusega vaatlus. AFM-skaneerimine võib anda teavet erinevat tüüpi proovide pinna oleku kohta. Võrreldes tavaliste mikroskoopidega on aatomjõumikroskoopia eeliseks see, et see suudab vaadelda proovi pinda suure suurendusega atmosfääritingimustes ja seda saab kasutada peaaegu kõigi proovide jaoks (teatud pinnaviimistluse nõuetega), ilma proovi ettevalmistamiseta. proovi pinnast saab 3D-pildi. Samuti võib see teostada skannitud 3D topograafia kujutise kareduse, paksuse, sammu laiuse, plokkdiagrammi või osakeste suuruse analüüsi.
AFM suudab tuvastada palju proove ja anda andmeid pinnauuringuteks ja tootmisjuhtimiseks või protsesside arendamiseks, mida ei suuda anda tavapärased skaneerivad pinnakareduse mõõturid ja elektronmikroskoobid.
1. Põhiprintsiibid
Aatomjõumikroskoop kasutab pinna topograafia mõõtmiseks tuvastusproovi pinna ja väikese sondi otsa vahelist vastasmõju (aatomjõudu).
Sondi ots on väikese painduva konsooli peal ja kui sond puudutab proovi pinda, tuvastatakse tekkiv interaktsioon konsooli läbipainde kujul. Proovipinna ja sondi vaheline kaugus on väiksem kui 3-4nm ja nende vahel tuvastatud jõud on väiksem kui 10-8N. Laserdioodi valgus keskendub konsooli tagaküljele. Kui konsool paindub jõu mõjul, suunatakse peegeldunud valgus asenditundliku fotodetektori läbipaindenurga abil. Seejärel töödeldakse kogutud andmeid arvutiga, et saada proovipinnast kolmemõõtmeline kujutis.
Täielik konsoolsond asetatakse piesoelektrilise skanneriga juhitava proovi pinnale ja skannitakse kolmes suunas sammulaiusega 0,1 nm või vähem. Tavaliselt jääb konsooli nihke tagasisidega juhitav Z-telg konstantseks, samal ajal kui proovi pinnal teostatakse üksikasjalik skaneerimine (XY-telg). Skaneerimisreaktsiooni tagasisideks olev Z-telje väärtus sisestatakse töötlemiseks arvutisse ja saadakse proovipinna vaatluspilt (3D-kujutis).
Teiseks aatomjõumikroskoobi omadused
1. Kõrge eraldusvõime võimekus ületab palju skaneerivate elektronmikroskoopide (SEM) ja optiliste kareduse mõõtjate oma. Proovipinna kolmemõõtmelised andmed vastavad üha mikroskoopilisemaks muutuvatele uurimis-, tootmis- ja kvaliteedikontrolli nõuetele.
2. Mittepurustav, sondi ja proovi pinna vaheline interaktsioonijõud on väiksem kui 10-8N, mis on palju madalam kui eelmise pliiatsi kareduse mõõtja rõhk, nii et see ei kahjusta proovi ja skaneerivas elektronmikroskoobis pole elektronkiirte kahjustuste probleemi. Lisaks nõuab skaneeriv elektronmikroskoopia mittejuhtivate proovide katmist, aatomjõumikroskoopia aga mitte.
3. Seda saab kasutada paljudes rakendustes, nagu pinna vaatlus, suuruse mõõtmine, pinna kareduse mõõtmine, osakeste suuruse analüüs, eendite ja süvendite statistiline töötlemine, kile moodustumise tingimuste hindamine, kaitsekihi suuruse sammude mõõtmine, tasapinnalisus kihtidevaheliste isolatsioonikilede hindamine, VCD Coating hindamine, orienteeritud kile hõõrdetöötlusprotsessi hindamine, defektide analüüs jne.
4. Tarkvaral on tugevad töötlemisfunktsioonid ning selle kolmemõõtmelise kujutise kuva suurust, vaatenurka, ekraani värvi ja läiget saab vabalt seadistada. Ja saab valida võrgu, kontuurjoone, joonekuva. Pilditöötluse makrohaldus, ristlõike kuju ja kareduse analüüs, topograafia analüüs ja muud funktsioonid.
