Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 1

Atomic Force Microscope

Mikroskop Sił Atomowych

Kamila Moskalik

pod kierunkiem mgr Rafała Bożka

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 2

Co możemy zmierzyćza pomocą AFM?

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 3

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 4

Plan seminarium

Budowa Zasada działania AFM Precyzja pomiarów Przykłady Podsumowanie

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 5

AFM

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 6

Budowa AFM

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 7

Budowa AFM

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 8

Budowa AFM

• Dźwignia pokryta warstwą refleksyjną• Ostrze pomiarowe wykonane z krzemu

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 9

Budowa AFM

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 10

Budowa AFM

Rodzaje skanerów

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 11

Zasada działania

AFM może pracować w kilku modach pomiarowych:

• kontaktowym

• bezkontaktowym

• „tapping mode”

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 12

Zasada działaniaMOD KONTAKTOWY

• Komputer steruje odległością próbki od ostrza siła nacisku ostrza na próbkę stała

• Nierówność powierzchni analizowana dzięki detektorowi światła

• Ostrze utwardzone SiN

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 13

Zasada działaniaMOD KONTAKTOWY

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 14

Zasada działaniaMOD BEZKONTAKTOWY

• Stała odległość ostrza od powierzchni mierzonej „zerowy nacisk”

• Istotna rola sił van der Waalsa

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 15

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 16

Zasada działania„TAPPING MODE”

• Dźwignia wprowadzana w drgania o stałej amplitudzie

• Ostrze trafia na nierówność zmiana amplitudy

• Przywrócenie amplitudy zadanej

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 17

Zasada działania„TAPPING MODE”

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 18

Precyzja pomiarów

• Urządzenie bardzo czułe wymagana duża czystość mierzonych przedmiotów

• Kształt ostrza pomiarowego nie zawsze poprawne i rzeczywiste wyniki:

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 19

Precyzja pomiarów

Duże różnice wysokościObiekt, którego kształt nie możebyć dokładnie zmierzony

Obszary zasłaniane przez inne mierzone elementy

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 20

Precyzja pomiarów

GaN

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 21

• Wyszczerbione ostrze podwójny obraz

Precyzja pomiarów

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 22

• Ruch skanera oraz nierówności pod próbką powodują zniekształcony obraz topografii

Precyzja pomiarów

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 23

Przykłady

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 24

InSbdyslokacje

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 25

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 26

Co jeszcze?

• Własności powierzchni próbek (tarcie, adhezja, rozkład ładunku elektrycznego, struktura domen magnetycznych, itp.)

• Temperaturę

• Przewodnictwo

• …

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 27

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 28

Podsumowanie

• Uzyskujemy mapy topograficzne mierzonych obiektów

• Badanie w powietrzu, cieczy, próżni• Zastosowania w kontroli jakości w przemyśle

materiałów optycznych i półprzewodnikowych oraz innych dziedzinach nauki

Proseminarium Fizyki Ciała Stałego 29

http://www.lot-oriel.com/site/site_down/pp_biorelated_deen.pdf