Возможности зондовой микроскопии

Последнее десятилетие в электронике интенсивно развиваются принципиально новые методы изучения поверхностей с нанометровым и атомарным пространственным разрешением и, прежде всего, сканирующая зондовая микроскопия. Данный термин относится к любым типам микроскопов, в которых изображение формируется за счет перемещения (сканирования) острого микрозонда (иглы) над исследуемой поверхностью. Родоначальником таких приборов был сканирующий туннельный микроскоп (СТМ).

Главным достоинством современных СЗМ являются:

• ? возможность получения достоверных данных о высоте микрорельефа;
• ? отсутствие дополнительных промежуточных процедур (напыление, изготовление реплик), снижающих достоверность результатов;
• ? возможность получения нанометрового, а иногда и ангстремного разрешения на воздухе.

СЗМ может применяться для проведения специальных воздействий и нанолитографических операций на нанометровом уровне — токовых, электрополевых воздействий, механических, химических и пр. СЗМ может быть использован для исследований в биологии и медицине, в материаловедении, в исследованиях различных покрытий и тонких пленок, полимерных и наноструктурированных материалов, в химии и химической промышленности, физике и т. д. (рис. 7.10).

Рис. 7.10. Фрагмент интегральной схемы, полученный на микроскопе SOLVER S-MDT. Поле сканирования 100×100 мкм.

СЗМ имеет широкое применение:

? в науке (в области образования, общей метрологии, материаловедении, в исследованиях структур металлов и сплавов, в исследованиях полупроводниковых приборов и интегральных схем, свойств тонких пленок, в разработках запоминающих сред, в том числе для терабитной памяти, для манипуляций на нанометровом уровне);

Рис. 7.11. Классификация основных методик СЗМ.

? в промышленности (в металлургии и металлообработке, оптической промышленности, при анализе качества поверхности материалов, медицине и медицинской промышленности, в производстве порошковых материалов, красок, защитных покрытий, в микроэлектронике, в производстве компакт-дисков, накопителей и устройств записи-считывания для ЗУ сверхбольшой емкости).

На рис. 7.11 приведены основные методики сканирующей зондовой микроскопии. Фундаментальные достижения в области вакуумной электроники являются основой для развития новых направлений в науке. Например, в сканирующей зондовой микроскопии, наноэлектронике и нанотехнологии широко используются достижения вакуумной электроники. И это не последнее, что взято из анналов вакуумной электроники.

Контрольные вопросы

• 1. Опишите явление вакуумного туннелирования.
• 2. Что такое силы Ван-дср-Воальса?
• 3. Что такое кантилевер и как он устроен?
• 4. Каковы требования к зонду туннельного микроскопа?
• 5. Опишите структурную схему атомною силового микроскопа.
• 6. Какие методики исследований с помошыо сканирующего зондового микроскопа вы знаете?

Рекомендуемая литература

• 1. Арутюнов П. А., Толстихина А. Л. ACM в задачах проектирования приборов микрои наноэлектроники. — Микроэлектроника, т. 28. № 6. 1999.
• 2. Быков В. А. Микромеханика для сканирующей зондовой микроскопии и нанотехнологии. — Микросистсмная техника, № I, 2000.
• 3. Неволин В. К. Физические основы тунмелыю-зондовой нанотехнологии. Учебное пособие (рукопись). — М.: МИЭТ, 2000.
• 4. Свистунов В. М., Белоголовскнй М. А., Дьяченко А. И. Вакуу мная туннельная микроскопия и спектроскопия. — УФК, т. 154, в. I, 1988.