книги / Перспективные композиционные и керамические материалы

по Мейеру как отношение нагрузки к половине площади боковой поверхности индентора, внедряющегося в материал.

Наноизнос. Позволяет определять удельный объемный износ материалов, в том числе твердых и сверхтвердых покрытий (при использовании алмазного индентора).

Возможность измерения нанотвердости тонких покрытий, которое основано на изнашивании поверхности покрытия алмазным зондом в процессе сканирования при дополнительном нагружении и последующем сканировании тем же зондом поля с изношенным участком при обычном нагружении для определения объема изношенного материала (рис. 6.23).

Рис. 6.23. Наноизнос

Микротрибометрия. Позволяет получать трибологические характеристики материалов в условиях трения при высоких скоростях.

Возможность получения зависимостей амплитуды, фазы осциллятора, резонансной частоты системы и ее добротности от расстояния ин- дентор–поверхность. Позволяет рассчитать зависимости силы трения и коэффициента трения испытываемой поверхности от сближения индентор–поверхность путем анализа данных трибологических испытаний, полученных с помощью осциллирующего трибометра камертонного типа.

Микроадгезиометрия. Позволяет рассчитывать силу адгезии материала образца путем анализа кривых статической силовой спектроскопии.

Температурно-зависимые измерения (для всех режимов). Позво-

ляют нагревать образцы в диапазоне температур 30–150 °С с помощью термоплатформы непосредственно в микроскопе.

271

Возможность АСМ-исследования структуры и физико-механичес- ких свойств материалов в процессе нагревания.

Наносверление. Позволяет получать углубления в образце путем внедрения острия зонда атомно-силового микроскопа в материал и многократного движения зонда по окружности в контакте с поверхностью обрабатываемого материала (рис. 6.24).

Возможность выбора степени воздействия нагрузки на поверхность образца материала, скорости наносверления.

Рис. 6.24. Наносверление

Нанотрение. Позволяет определять силы и коэффициенты трения материалов, в том числе твердых и сверхтвердых покрытий.

Возможность измерения угла закручивания кремниевой консоли зонда под действием сил трения между поверхностью и его острием в процессе сканирования (рис. 6.25).

Сканирование спектров. Возможность автоматического выполнения статической силовой спектроскопии по матрице точек поверхности.

272

Нанофрезерование. Позволяет удалять материал с исследуемого участка и образовывать новые поверхности в объеме материала за счет возвратно-поступательного движения зонда по поверхности материала при повышенной нагрузке.

Рис. 6.25. Нанотрение

Рис. 6.26. Нанофрезерование

273

Возможность формирования в объеме материала новой поверхности, изучение которой позволяет судить о свойствах материала на определенной глубине. Возможность образования заданного рельефа на поверхности материала с целью изменения его оптических либо электрических свойств (рис. 6.26).

Список литературы

Основная

1.SPM Techniques. (C) NT-MDT, 2001-2005, available at: http://www.ntmdt.ru/SPM-Techniques.

2.Бинниг Г., Рорер Х. Сканирующая туннельная микроскопия – от рождения к юности. Нобелевские лекции по физике–1986 // УФН. – T. 154 (1988). – Вып. 2. – С. 261.

3.Бухараев А.А., Овчинников Д.Б., Бухараева А.А.. Диагностика поверхности с помощью сканирующей силовой микроскопии (обзор) // Заводская лаборатория. Исследование структуры и свойств, Физические методы исследования и контроля. – 1996. – № 1. – С. 10–27.

4.Kubby J.A., Boland J.J. Scanning Tunneling Microscopy of Semiconductor Surfaces // Surface Science Reports. – Vol. 26. – 61 (1996).

5.Cappella B., Dietler G. Force-distance curves by atomic force microscopy // Surface Science Reports. – Vol. 34. – 1 (1999).

6.J.W.P. Hsu. Near-field scanning optical microscopy studies of electronic and photonic materials and devices // Materials Science and Engineering Reports. – Vol. 33. – 1 (2001).

Дополнительная

1.Рыков С.А. Сканирующая зондовая микроскопия полупроводниковых материалов и наноструктур. – СПб: Наука, 2001.

2.Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии: учеб. пособие для студентов старших курсов высших учебных заведений / Ин-т физики микроструктур РАН. – Н. Новгород, 2004. – 110 с.

3.SPM Techniques, available at: http://www.thermomicro.com/ spmguide/contents.htm. A Practical Guide to Scanning Probe Microscopy. ThermoMicroscopes, 1999.

4.Биннинг Г., Рорер Г. Сканирующая туннельная микроскопия – от рождения к юности. C. Bai. Scanning Tunneling Microscopy and its Appli-

274

cation. 2nd rev. ed, Springer-Verlag, 2000, available at: http://www.nanoworld.org/museum/nobl.pdf.

5.Sakurai T. Advances in scanning probe microscopy // SpringerVerlag, 2000.

6.DiNardo N.J. Nanoscale Characterization of Surfaces and Interfaces. – Wiley, 1994.

7.Paesler M.A., Moyer P.J. Near-Field Optics: Theory, Instrumentation and Applications. – Wiley, 1996.

8.Бахтизин Р.З. Сканирующая туннельная микроскопия – новый метод изучения поверхности твердых тел // Соросовский образователь-

ный журнал. – 2000. – T. 6, № 11. – С. 1–7, available at: http://www.nanoworld.org/russian/NanoLibrary/bakhtizin.pdf.

9.Эдельман В.С. Сканирующая туннельная микроскопия (обзор) //

ПТЭ. – 1989. – № 5. – C. 25.

10.Маслова Н.С., Панов В.И.. Сканирующая туннельная микроскопия атомной структуры, электронных свойств и поверхностных хи-

мических реакций // УФН. – 1989. – T. 157. – Вып. 1. – С. 185.

11.Арутюнов П.А., Толстихина А.Л.. Атомно-силовая микроскопия в задачах проектирования приборов микро- и наноэлектроники.

Ч. I. Микроэлектроника. – 1999. – Т. 28, № 6. – С. 405–414; Ч. II. Микроэлектроника. – 1999. – Т. 29, № 1. – С. 13–22.

12.Жданов Г.С., Либенсон М.Н., Марциновский С.А.. Оптика за дифракционным пределом: принципы, результаты, проблемы // УФН. – 1998. – № 7. – С. 801.

Контрольные вопросы

1.Опишите основные узлы механической части атомно-силового микроскопа.

2.В чем преимущества СЗМ перед СЭМ?

3.Сформулируйте общие принципы работы сканирующего зондового микроскопа.

4.Назовите основные задачи, решаемые с помощью сканирующей зондовой микроскопии.

5.Что служит критерием в определении разрешения в атомносиловой микроскопии?

6.Перечислите методыопределения механических свойств при СЗМ.

275