авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Программа

краткосрочного повышения квалификации преподавателей и научных

работников высшей школы по направлению

«Методы диагностики и исследования

наноструктур»

на базе учебного курса

«Измерение рельефа поверхности с помощью атомно-силового

микроскопа»

Цель: изучение физических принципов функционирования, устройства и основных

методов измерения рельефа поверхности с помощью атомно-силового микроскопа.

Категория слушателей: _ преподаватели и научные работники высшей школы Срок обучения: _24 часа_ Форма обучения: _с частичным отрывом от работы Режим занятий: _8 часов в день_ Целью данного курса является ознакомление с физическими принципами функционирования и устройством атомно-силового микроскопа, а также основными методами измерения рельефа поверхности.

Требования к уровню освоения учебного курса Преподаватели должны:

Знать:

o область применения атомно-силовой микроскопии (АСМ) для измерения рельефа;

o физические принципы работы АСМ;

o устройство атомно-силового микроскопа;

o методы измерения рельефа поверхности с помощью АСМ.

Иметь навыки:

o сбора, систематизации и анализа научно-технической и другой профессиональной информации в области применения АСМ для измерения рельефа поверхности;

o включать приобретенные знания о АСМ в уже имеющуюся систему знаний и применять эти знания в самостоятельных методических разработках;

o переносить полученных знания о АСМ на смежные предметные области и к использованию этих знаний для построения междисциплинарных методических разработок.

Иметь представление:

o о методах калибровки АСМ для корректного измерения рельефа поверхности;

o о процедуре установки зондового датчика и настройки оптической регистрирующей системы;

o о процедуре настройки атомно-силового микроскопа для измерения рельефа поверхности с помощью контактного квазистатического и полуконтактного колебательного методов;

o о предельном разрешении АСМ;

o о потенциалах взаимодействия зонда с образцом;

o о задаче Герца;

o о теории поверхностного натяжения;

o о силах Ван-дер-Ваальса для зонда различной формы;

o о моделях адгезии твердых тел.

Научные работники должны:

1.Знать:

o область применения АСМ для измерения рельефа;

o физические принципы работы АСМ;

o устройство атомно-силового микроскопа;

o методы калибровки АСМ для корректного измерения рельефа поверхности;

o методы измерения рельефа поверхности с помощью АСМ.

2.Иметь навыки:

o установки зондового датчика и настройки оптической регистрирующей системы;

o настройки атомно-силового микроскопа для измерения рельефа поверхности с помощью контактного квазистатического и полуконтактного колебательного методов;

o сбора, систематизации и анализа научно-технической и другой профессиональной информации в области применения АСМ для измерения рельефа поверхности;

o планирования и проведения исследований и экспериментов с использованием АСМ для измерения рельефа поверхности;

o генерировать новые плодотворные научно-технические и инновационные идеи с использованием АСМ;

o переносить полученных знания о применении АСМ для измерения рельефа поверхности на смежные предметные области и к использованию этих знаний для создания новых объектов техники и технологии и для инновационной деятельности;

3.Иметь представление:

o о предельном разрешении АСМ;

o о потенциалах взаимодействия зонда с образцом;

o о задаче Герца;

o о теории поверхностного натяжения;

o о силах Ван-дер-Ваальса для зонда различной формы;

o о моделях адгезии твердых тел.

Учебный курс «Измерение рельефа поверхности с помощью атомно-силового микроскопа» состоит из дистанционной и очной частей.

Дистанционная часть учебного образовательного курса обеспечивает слушателя необходимым объмом знаний по выбранной тематике, включая подготовку слушателя к проведению лабораторного практикума. Задача дистанционной составляющей учебного курса – подготовить слушателя к очному посещению лаборатории в Московском физико техническом институте.

В дистанционной (теоретической) части учебного курса изложены физические основы силового взаимодействия зонда атомно-силового микроскопа с поверхностью исследуемого образца, устройство атомно-силового микроскопа, суть контактного квазистатического и полуконтактного колебательного методов измерения рельефа поверхности, условия эксперимента, влияющие на вертикальное и латеральное разрешения атомно-силового микроскопа, а также принципы калибровки атомно-силового микроскопа для корректного измерения рельефа поверхности.

Теоретическая часть учебного курса состоит из семи лекций:

Лекция 1: Физические принципы работы АСМ. Часть 1: Силовое взаимодействие зонда с поверхностью. Потенциал взаимодействия зонда с образцом. Режимы работы АСМ Потенциал взаимодействия Леннарда-Джонса. Упругие взаимодействия. Постановка и решение задачи Герца. Контактное давление. Разрушение поверхностей зонда и образца. Капиллярная сила, действующая на зонд. Основные положения теории поверхностного натяжения. Формула Лапласа.

Межмолекулярная сила Ван-дер-Ваальса: ориентационное, индукционное и дисперсионное взаимодействия.

Ван-дер-ваальсовское притяжение зонда различной формы (параболоид, конус, пирамида) к образцу.

Адгезионные силы. Физическая природа адгезии. Модели DMT, JKR и Маугиса адгезии твердых тел.

Лекция 2: Физические принципы работы АСМ. Часть 2: Линейные колебания кантилевера Собственные колебания. Колебания при наличии сил трения. Апериодическое, периодическое движение кантилевера, критическое затухание. Добротность кантилевера. Колебания при наличии внешней вынуждающей периодической силы: идеальный случай и при наличии трения. Малые колебания кантилевера в силовом поле. Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики кантилевера.

Изменение фазы, амплитуды и частоты колебаний в силовом поле. Кривые подвода зонда к образцу.

Лекция 3: Устройство АСМ Общая схема взаимодействия основных элементов микроскопа Ntegra. Конструкция датчика силового взаимодействия: кантилевер и зонд атомно-силового микроскопа. Измерительная головка АСМ.

Оптическая система регистрации отклонений кантилевера. Сканирующие элементы (сканеры) зондовых микроскопов. Конструкции пьезосканеров. Трубочный пьезоэлемент, трипод. Недостатки пьезосканеров:

нелинейность, гистерезис, ползучесть (крип), температурный дрейф. Сканеры с датчиками перемещений.

Емкостные датчики для X,Y сканеров. Система обратной связи. Коэффициент усиления обратной связи.

PID-регулятор.

Лекция 4: Измерительные методики. Измерение рельефа поверхности с использованием контактного квазистатического метода Обзор основных методов АСМ. Однопроходные и многопроходные методы, зондовая нанолитография. Контактный метод работы. Измерение рельефа поверхности методом постоянной высоты и методом постоянной силы. Закон Гука. Схема петли обратной связи в контактном методе. Метод латеральных сил. Зависимость сигнала DFL от смещения кантилевера вдоль вертикальной оси (контактные кривые повода-отвода). Определение абсолютного значения силы взаимодействия зонда с образцом.

Достоинства и недостатки контактного метода АСМ.

Лекция 5: Измерение рельефа поверхности с использованием полуконтактного колебательного метода Принцип работы АСМ в полуконтактном колебательном методе. Раскачка кантилевера. Обработка переменного сигнала DFL. Сигналы MAG, MAGsin, MAGcos, RMS, Phase. Схема петли обратной связи в полуконтактном методе. Преимущества полуконтактного метода. Зависимость сигнала MAG от смещения кантилевера вдоль вертикальной оси (полуконтактные кривые повода-отвода). Определение абсолютного значения амплитуды колебаний кантилевера. Бесконтактный метод работы АСМ.

Лекция 6: Предельное разрешение АСМ Влияние упругих деформаций. Эффект уширения профиля. Эффект занижения высот. Проминание при сканировании выпуклого и наклонного участков. Предел разрешения, обусловленного упругими деформациями, для различных материалов. Влияние радиуса закругления зонда и угла раствора конуса.

Конволюция формы зонда с рельефом поверхности. Латеральная разрешающая способность АСМ.

Артефакты, обусловленные пространственным разрешением. Атомарное и псевдоатомарное разрешение.

Лекция 7: Калибровка АСМ для корректного измерения рельефа поверхности Линейные меры для растровых электронных и атомно-силовых микроскопов. Периодические, шаговые и одиночные структуры. Свойства универсальной линейной рельефная меры. Рельефная шаговая структура с трапециевидным профилем и большим наклоном боковых стенок МШПС-2.0К. Создание структуры с трапециевидным профилем. Калибровка АСМ с использованием меры МШПС-2.0К и других тестовых структур.

Очная (экспериментальная) часть учебного курса заключается в изучении принципов функционирования сканирующего зондового микроскопа NTegra (НТ-МДТ, Россия). В ходе работы слушатель знакомится:

с основными узлами микроскопа, 1) с управляющей программой микроскопа, 2) и обучается:

установке зондовых датчиков, 3) юстировке оптической системы регистрации, 4) подготовке образцов, 5) ручному и автоматическому подводу образца, 6) принципам работы контактным квазистатическим методом и бесконтактным 7) колебательным методом, определять абсолютные значения силы взаимодействия зонда с образцом в контактном 8) методе и амплитуды колебаний в бесконтактном методе, калибровке АСМ для корректного измерения рельефа поверхности.

9) Методические рекомендации по реализации учебной программы На дистанционную и очную части учебного курса отводится по 12 часов соответственно.

Полное содержание лекций в электронной дистанционной части учебного курса находится на сайте www.nanoobr.ru. Для контроля степени освоения теоретической части учебного курса (лекций) используются тестовые вопросы для самопроверки и контрольные вопросы.

Тестовые вопросы к курсу «Измерение рельефа поверхности с помощью атомно-силового микроскопа»

Лекция 1: Физические принципы работы АСМ. Часть 1: Силовое взаимодействие зонда с поверхностью. Потенциал взаимодействия зонда с образцом. Режимы работы АСМ 1.1. Потенциал Леннарда-Джонса включает в себя потенциалы сил:

А) упругого взаимодействия и Б) капиллярной и адгезионной;

капиллярной;

В) адгезионной и Ван-дер-Ваальса;

Г) упругого взаимодействия и Ван-дер Ваальса.

1.2. Давление в пределах контакта зонда из кремния (модуль упругости E 150 ГПа ) с поверхностью образца при прочих равных параметрах наибольшее в случае, когда образец:

Б) вольфрам ( E 400 ГПа );

А) стекло ( E 0.65ГПа );

Г) медь ( E 120 ГПа ).

В) Алмаз ( E 1000 ГПа );

1.3. Зависимость силы Ван-дер-Ваальса F между зондом и полубесконечной поверхностью образца от расстояния зонд-образец h подчиняется закону F в случае, h если форму зонда приближают:

А) параболоидом или сферой;

Б) конусом;

В) усеченным конусом;

Г) пирамидой.

1.4. Для описания адгезии твердых тел между поверхностью образца и зондом малого радиуса закругления и большой жесткости используют модель А) Герца;

Б) DMT;

В) JKR;

Г) Маугиса.

1.5. Дисперсионное взаимодействие возникает между:

А) неполярными молекулами;

Б) полярной и неполярной молекулами;

В) полярными молекулами;

Г) молекулами любой полярности.

Лекция 2: Физические принципы работы АСМ. Часть 2: Линейные ко-лебания кантилевера 2.1. Колебания кантилевера при наличии сил трения являются периодическими в случае, когда коэффициент затухания А) больше собственной частоты 0;

Б) меньше собственной частоты 0;

Г).

В) равен собственной частоте 0;

2.2. В случае вынужденных колебаний кантилевера при наличии трения резонансная частота колебаний R :

А) больше собственной частоты 0;

Б) меньше собственной частоты 0;

Г) R.

В) равна собственной частоте 0;

2.3. В случае вынужденных колебаний при наличии трения ширина резонансной кривой равна (0 - собственная частота, Q - добротность):

А) 0 Q ;

Б) Q 0 ;

Г) 0.

В) 0 Q2 ;

2.4. В случае малых колебаний кантилевера в силовом поле при Fts 0 фазо-частотная ' характеристика:

А) растягивается вдоль оси фазы;

Б) сжимается вдоль оси фазы;

В) сдвигается влево по оси частоты;

Г) сдвигается вправо по оси частоты.

2.5. В случае малых колебаний кантилевера в силовом поле при Fts 0 амплитуда ' колебаний на резонансной частоте AR :

А) не изменяется;

Б) увеличивается;

Г) AR.

В) уменьшается;

Лекция 3: Устройство АСМ 3.1. Типичный радиус закругления коммерческого зонда составляет А) 100 нм;

Б) 10 нм;

В) 1 нм;

Г) на острие находится один атом, который участвует в силовом взаимодействии.

3.2. При вертикальном отклонении кантилевера изменяется сигнал А) DFL;

Б) LF;

В) LASER;

Г) все вышеперечисленные.

3.3. За что отвечает интегральная компонента в системе обратной связи?

А) Обеспечивает отклик системы на резкие Б) Обеспечивает обработку крупных изменения (скачки) рельефа;

деталей рельефа;

В) Обеспечивает обработку мелких Г) Среди ответов A, Б и В нет правильного.

шероховатостей поверхности;

3.4. Медленный дрейф сканера в направлении последних предшествующих перемещений является проявлением следующего недостатка пьезокерамики:

А) нелинейность;

Б) гистерезис;

В) ползучесть;

Г) температурный дрейф.

3.5. Размер пятна луча лазера на обратной стороне кантилевера в районе острия составляет около А) 0,5 мкм;

Б) 5 мкм;

В) 50 мкм;

Г) 500 мкм.

Лекция 4: Измерительные методики. Измерение рельефа поверхности с использованием контактного квазистатического метода 4.1. Контактные методы АСМ:

А) позволяют сканировать с большей, по Б) неизбежно повреждают образец;

сравнению с резонансными методами, скоростью;

В) основаны на регистрации сил Г) основаны на существовании прямого отталкивания;

электрического контакта между острием зонда и образцом.

4.2. Какие свойства поверхности позволяет изучать метод латеральных сил?

А) Распределение локальной проводимости;

Б) Распределение поверхностного потенциала;

В) Локальные упругие свойства Г) Распределение сил трения.

поверхности;

4.3. В качестве входного сигнала цепи обратной связи в методе постоянной силы используется сигнал:

А) DFL;

Б) LF;

В) LASER;

Г) любой из вышеперечисленных.

4.4. На зависимости сигнала DFL от смещения кантилевера вдоль оси Z участок АВ обусловлен:

А) Положением равновесия кантилевера Б) действием капиллярных сил;

(внешние силы отсутствуют) ;

В) действием сил Ван-дер-Ваальса;

Г) действием упругих сил.

4.5. Абсолютное значение силы, с которой образец действует на зонд, определяется выражением (k – коэффициент жесткости кантилевера, – коэффициент наклона прямой AB):

k А) F Б) F DFL ;

DFL ;

k В) F k DFL ;

Г) F DFL2.

k Лекция 5: Измерение рельефа поверхности с использованием бесконтактного колебательного метода 5.1. Сигнал MAG это А) сигнал, пропорциональный амплитуде Б) сигнал, пропорциональный расстоянию колебаний сигнала DFL;

зонд-поверхность;

В) сигнал, снимаемый с выхода Г) ) сигнал, снимаемый с выхода синхронного детектора;

оптической системы регистрации отклонения кантилевера.

5.2. Возбуждение колебаний кантилевера в полуконтактном методе осуществляется с помощью:

А) пьезосканера;

Б) пьезодрайвера;

В) пьезотрубки;

Г) переменным электрическим напряжением, приложенным между зондом и образцом.

5.3. В качестве входного сигнала цепи обратной связи в полуконтактном методе рекомендуется использовать сигнал А) MAG;

Б) MAGsin или MAGcos;

В) RMS;

Г) Phase.

5.4. На зависимости сигнала MAG от смещения кантилевера вдоль оси Z участок АВ:

А) обусловлен электростатическими Б) обусловлен силами Ван-дер-Ваальса;

силами;

В) соответствует касанию кантилевером Г) соответствует свободным колебаниям поверхности;

кантилевера.

5.5. Абсолютное значение рабочей амплитуды колебаний, соответствующей Set point, составляет примерно:

А) 9 нм;

Б) 90 нм;

В) 250 нм;

Г) 2500 нм.

Лекция 6: Предельное разрешение АСМ 6.1. Минимальное расстояние между разрешаемыми поверхностными особенностями, при котором «провал» между ними на АСМ изображении еще может быть детектирован (т.е.

когда он равен пределу Z, определяется выражением:

8 R r Z ;

8 R r Z ;

А) d Б) d 2 R r Z ;

2 R r Z.

В) d Г) d Ответ: A 6.2. Упругие деформации заведомо не приводят к:

А) артефактам;

Б) разрушению материала зонда и/или образца;

В) эффекту уширения профиля;

Г) эффекту занижения высот.

6.3. Предел продольного разрешения, обусловленный упругими деформациями, в случае взаимодействия Si зонда ( E 150 ГПа, R = 10 нм) с плоской поверхностью меди ( E 120 ГПа ) с силой 100 нН равен:

А) 0.15 нм;

Б) 1 нм;

В) 1.5 нм;

Г) 10 нм.

6.4. Какое увеличение возможно получить с помощью АСМ?

А) 10000 раз;

Б) 100 раз;

В) Сколь угодно большое;

Г) Понятие увеличения не вполне корректно.

6.5 Какие параметры кантилевера не влияют на величину предельного пространственного разрешения в АСМ?

А) Радиус острия зонда;

Б) Жесткость кантилевера;

В) Аспектное соотношение (отношение Г) Модуль упругости материала зонда.

длины зонда к толщине его основания);

Лекция 7: Калибровка АСМ для корректного измерения рельефа поверхности 7.1. Аттестация шаговых структур рельефных мер производится:

А) растровым электронным микроскопом;

Б) просвечивающим электронным микроскопом;

В) методом рентгеновской дифракции;

Г) интерферометрическим методом.

7.2. Свойство, которым не обязана обладать рельефная структура для того, чтобы она могла стать универсальной линейной мерой для калибровки АСМ, работающих в микрометровом и нанометровом диапазонах:

А) Аттестация шага должна проводиться на Б) Структура должна давать возможность максимальной площади;

определить нелинейность сканирования АСМ, неортогональность Z-сканера и эффективный радиус острия зонда;

В) Конструкция структуры должна Г) Аттестация шага структуры должна обеспечивать большой срок службы;

осуществляться с помощью интерференции оптического излучения.

7.3. Определяющим параметром трапециевидной рельефной меры, через который определяются масштабный коэффициент видеоизображения и эффективный радиус зонда, является?

А) Высота выступа;

Б) Ширина выступа;

В) Проекции наклонной стенки выступа;

Г) Период между выступами.

7.4. Абсолютная погрешность при калибровке X, Y сканеров с помощью решеток TGZ, обусловленная неточностью геометрических параметров, составляет:

А) 5 нм;

Б) 10 нм;

В) 50 нм;

Г) 100 нм.

7.5. Если Z-сканер атомно-силового микроскопа откалиброван с помощью решетки TGZ3, измеренный с помощью АСМ диаметр одностенной углеродной нанотрубки будет:

А) меньше реального;

Б) больше реального;

В) соответствовать реальному;

Г) все вышеперечисленное неверно.

Контрольные вопросы для проверки материала в количестве 32 вопросов Рассчитайте силу Ван-дер-Ваальса между полубесконечной плоскостью и зондом 1.

а) сферической формы, б) пирамидальной формы, в) конической формы, г) в форме конуса с закругленным острием.

В каких случаях при описании адгезионных сил следует использовать модели DMT, а в каких – 2.

JKR?

Как влияет наличие пленки жидкого адсорбата на поверхности образца на зависимость силы 3.

взаимодействия зонд-образец от расстояния?

Какой величины должен быть радиус закругления Si зонда, чтобы зонд не разрушался при контакте 4.

с Si поверхностью с силой придавливания 10 нН?

Какова физическая природа адгезии твердых тел?

5.

Каков физический смысл формулы Лапласа?

6.

Выведите формулу максимального значения капиллярной силы действующей на зонд, и укажите 7.

соответствующую ему точку на рис. 1.10.

Чему равна собственная частота колебаний кантилевера?

8.

При каких условиях собственная частота равна резонансной частоте?

9.

Чем отличается эффективная масса кантилевера от его реальной массы?

10.

z 2z 0 z A0 cos t. Нарисовать Найти стационарное (установившееся) решение уравнения 11.

амплитудно-частотную (АЧХ) и фазо-частотную (ФЧХ) характеристики системы.

Как изменится вид резонансных характеристик, если система будет находиться в поле силы вида 12.

dF F z FA z zA dz A Какой сигнал будет изменяться при:

13.

а) вертикальном отклонении кантилевера, б) закручивании кантилевера.

Как работает устройство перемещения образца в АСМ? Что такое пьезоэффект (на качественном 14.

уровне)? Какие недостатки присущи пьезоперемещателю? В чем они проявляются? Как можно повысить точность позиционирования на больших масштаба перемещений?

Дайте сравнительную характеристику различных конструкций СЗМ сканеров.

15.

Пояснить принцип работы оптической системы регистрации отклонений кантилевера. Чем 16.

определяется максимальное и минимальное регистрируемые отклонения?

Объяснить назначение цепи обратной связи и принцип работы PID-регулятора. Какие функции 17.

выполняют коэффициенты усиления P, I и D обратной связи? Какой из коэффициентов P, I и D не может быть нулевым (является главным)?

Нарисовать структуру обратной связи в контактном методе F = const. Объяснить ее работу. Чем 18.

определяется максимальная скорость сканирования вдоль строки? Объяснить вид зависимости сигнала DFL от смещения сканера z.

. Вычислите рабочую силу придавливания в контактном методе для случая на рис. 4.5, если 19.

жесткость кантилевера составляет 5 Н/м.

Перечислите достоинства и недостатки:

20.

а) метода постоянной высоты, б) метода постоянной силы.

Поясните, как работает цепь обратной связи в контактном методе.

21.

Вычислите значение капиллярной силы в контактном методе для случая на рис. 4.5, если жесткость 22.

кантилевера составляет 5 Н/м.

Нарисовать структуру цепи обратной связи в полуконтактном методе (постоянная амплитуда). Как 23.

можно работать в методе постоянной высоты?

Вычислите рабочую амплитуду колебаний в полуконтактном методе для случая на рис. 5.2.

24.

Вычислите свободную амплитуду колебаний для случая на рис. 5.2.

25.

Как будет выглядеть зависимость MAG(z), если между зондом и образцом действуют 26.

электростатические силы?

Поясните, как работает цепь обратной связи в полуконтактном методе.

27.

Поясните, как работает цепь обратной связи в полуконтактном методе.

28.

Перечислите достоинства и недостатки полуконтактного метода по сравнению с контактным.

29.

Поясните, как работает цепь обратной связи в полуконтактном методе.

30.

Каким образом формируются сигналы MAG, MAGsin, MAGcos?

31.

Объяснить назначение и принцип работы синхронного детектора (усилителя). Для сигнала 32.

f(t) = A + Bsin (1 t + ) + Ccos (2 t + ) вычислить:

В конце очной части учебного курса слушатели готовят отчеты по темам контрольных рефератов, которые используются для контроля степени усвоения всего учебного курса на базе экспериментальных результатов и их обработки с применением знаний из дистанционной части курса.

Темы контрольных рефератов по курсу «Измерение рельефа поверхности с помощью атомно-силового микроскопа»

История развития атомно-силовой микроскопии 1.

Анализ научной литературы: физическая природа капиллярных сил между зондом и поверхностью 2.

образца.

Природа трения на микро- и наномасштабе.

3.

Пьезосканеры, их недостатки и способы борьбы с ними 4.

Современные зонды атомно-силового микроскопа: достижения мировых производителей 5.

Атомное и псевдоатомное разрешение в АСМ 6.

Обзор современных атомно-силовых микроскопов и их основных параметров 7.

Обзор научной литературы: модификация рельефа и электрофизических свойств поверхности с 8.

помощью АСМ.

Обзор научной литературы: АСМ исследования в области микро- и наноэлектроники 9.

Обзор научной литературы: АСМ исследования в области биологии 10.

Учебно-тематический план № Название учебного курса Всего, в том числе (указать часы) Форма контроля и лекций час. Дистанционные лекции Самостоятельная Очный практикум (самостоятельное работа. или другое изучение, Подготовка практическое дистанционное ответов на задание общение с контрольные преподавателем, вопросы вопросы-ответы через email, форум, чат и др.) 24 ч. 10 ч. 2 ч. 12 ч. Контрольные «Измерение рельефа вопросы поверхности с помощью (электронная атомно-силового зачтка) микроскопа»

2 ч. 0,5 ч. Реферат Лекция 1: Физические 1.

принципы работы АСМ.

Часть 1: Силовое взаимодействие зонда с поверхностью Потенциал взаимодействия зонда с образцом. Режимы работы АСМ.

2 ч. 0,25 ч.

Лекция 2: Физические 2.

принципы работы АСМ.

Часть 2: Линейные колебания кантилевера.

2 ч. 0,25 ч.

Лекция 3: Устройство 3.

АСМ 1 ч. 0,25 ч.

Лекция 4:

4.

Измерительные методики. Измерение рельефа поверхности с использованием контактного квазистатического метода.

1 ч. 0,25 ч.

Лекция 5: Измерение 5.

рельефа поверхности с использованием полуконтактного колебательного метода.

1 ч. 0,25 ч.

Лекция 6: Предельное 6.

разрешение АСМ.

1 ч. 0,25 ч.

Лекция 7: Калибровка 7.

АСМ для корректного измерения рельефа поверхности.

Итоговый контроль Контрольные Реферат вопросы (электронная зачтка) Список литературы (основной и дополнительной), а также других видов учебно-методологических материалов и пособий, необходимых для изучения (конспектов лекций, видеолекций, лазерных дисков и др.).

Список литературы и др. дополнительных источников информации в кол-ве – 25.

Справочное руководство «Проведение измерений (подготовка прибора, основные методы 1.

измерений)» для сканирующего зондового микроскопа NTegra производства NT-MDT.

Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Теория упругости. – М.: Наука, 1987. – 246 с 2.

Галлямов М.О., Яминский И.В. Сканирующая зондовая микроскопия: основные принципы, анализ 3.

искажающих эффектов.

Сивухин Д.В. Курс общей физики: Термодинамика и молекулярная физика. – М.: Наука, 1983. – 4.

с.

Israelachvili J.N. Intermolecular and Surface Forces. – Academic Press, 1998. – 450 c 5.

Сивухин Д.В. Курс общей физики: Электричество. – М.: Наука, 1983. – 687 с.

6.

Ландау Л.Д. Квантовая механика: Нерелятивистская теория. – М.: Наука, 1989. – 767 с.

7.

Рубин А.Б. Биофизика: Теоретическая биофизика. - М.: Книжный дом Университет, 1999. – 448 с.

8.

Адамсон А. Физическая химия поверхностей. – М.: Мир,1979. – 568 с.

9.

10. Derjaguin B.V., Muller V.M., Toropov Yu.P., J. Colloid. Interface Sci. 53, 314 (1975).

Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. – М.: Наука, 1985.

11.

Джонсон К.Л. Механика контактного взаимодействия. – М.: Мир, 1987.

12.

13. Maugis D.J., Colloid J. Interface Sci, 150 (1992) p. 243.

С.Э. Хайкин. Механика. – М.: ОГИЗ, 1947. – 574 с.

14.

Д. В. Сивухин. Механика. – М.: Наука, 1989. – 576. с.

15.

Карлов Н.В., Кириченко Н.А. Колебания, волны, структуры. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 496 с.

16.

Эдельман В.С. Сканирующая туннельная микроскопия (об-зор) // ПТЭ. 1989. — №5. — C. 25.

17.

Быков В.А. Приборы и методы сканирующей зондовой микроскопии для исследования 18.

модификации поверхно-стей. Диссертация на соискание учной степени доктора технических наук. М., 2000. — С. 285.

Бухараев А.А., Овчинников Д.В., Бухараева А.А. Диагности-ка поверхности с помощью 19.

сканирующей силовой микро-скопии (обзор) // Заводская лаборатория. Диагностика ма-териалов. 1997. — Т.

63. — №5. — C. 10.

Новиков Ю. А., Озерин Ю. В., Плотников Ю. И., Раков А. В., Тодуа П. А. «Линейная мера 20.

микрометрового и нанометрового диапазона для растровой электронной и атомно-силовой микроскопии» // Труды Института Общей Физики им. А. М. Прохорова, 62 (2006) С. 36.

Nakayama Y., Okazaki S., Sugimoto A. Proposal for a new submicrion dimension reference for an 21.

electron beam metrology system // J. Vac. Sci. Technol. B6 (1988) P. 1930-1933.

Postek M. T., Vladar A. E. Critical Dimension Metrology and the Scanning Electron Microscope // 22.

Handbook of Silicon Semiconductor Metrology. Ed. A.C. Diebold. N.Y.-Basel: Macel Dekker. P. 295- Bosse H., Mirande W., Frace C. G., Bruck H.-J., Lehnigk S. Comparison of linewidth measurements on 23.

COG mask // 17 Europ. Mask Conf. on Mask Technology for Integrated Circuits and Micro-Components (EMC 2000). Munich, 2000. P. 111-119.

Волк Ч. П., Горнев Е. С., Новиков Ю. А., Озерин Ю. В., Плотников Ю. И., Прохоров А. М., Раков А.

24.

В. «Линейная мера микронного, субмикронного и нанометрового диапазонов для измерений размеров элементов СБИС на растровых электронных и атомно-силовых микроскопах» // Микроэлектроника. (2002), № 4. С. 243-262.

Новиков Ю. А., Раков А. В., Стеколин И. Ю. «Калибровка РЭМ с помощью шаговых структур» // 25.

Измерительная техника. № 2 (1995) С. 64-66.

Полное содержание лекций в электронной дистанционной части учебного курса на сайте www.nanoobr.ru

 


 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.