НТ-МДТ Возможности Solver'а

Возможности Solver'а

Многомодовый сканирующий зондовый микроскоп - прибор для измерения распределения различных характеристик поверхностей в сканирующем режиме. В настоящее время именно эта генерация приборов завоевывает мировой рынок.
К настоящему времени уже сменилось два поколения сканирующих зондовых микроскопов:

к первому поколению относятся сканирующие туннельные микроскопы (СТМ). Были изобретены в 1981 году;
были сделаны и получили распространение жидкостные, воздушные, вакуумные и сверхвысоковакуумные варианты приборов;
в 1986 году были изобретены атомно-силовые микроскопы. В комбинации с СТМ это второе поколение зондовых микроскопов;
с 1993 года стала развиваться новая генерация приборов, использующая в своей работе многомодовый режим - мультимоду.
Использование модуляционных и резонансных методик (вынужденное или резонансное колебание зонда с регистрацией амплитуды и фазы колебания в процессе сканирования) т.н. бесконтактных (сила воздействия на образец до 10-13N), полуконтактных или теппинг мод (сила воздействия на образец от 10-11N до 10-9N) и мод модуляции силы для изучения распределения поверхностной твердости и вязкости поверхностных слоев, мод туннельной спектроскопии ; близкопольных оптических мод в том числе регистрации фото-, электроно-, электро-, химо- люминесценции в т.ч. низкотемпературной, регистрации поверхностных плазмонов и т.д., мод регистрации латеральных сил, ⌠лифт■ мод (моды регистрации магнитных, электрических силовых полей, оптических сигналов, осуществляющиеся по известному рельефу повторным сканированием на заданном расстоянии над поверхностью), ⌠емкостных■ мод и мод регистрации пространственного изменения поверхностного потенциала, термо мод - мод регистрации локальных изменений температуры поверхности при неравновесном воздействии на объект, микрозондовая ОЖЕ мода (пока не реализована), микрозондовая ЭПР и ЯМР моды (имеются первые сообщения) и мод различных воздействий на объект (электрическими импульсами, инжекцией ионов, кластеров, электронов, магнитными импульсами с возможностью сверхплотной магнитной записи, тензовоздействиями, при всем этом можно контролировано менять абсорбционный слой инициируя химические реакции). Развитие мультимоды превратило зондовый микроскоп в мощный аналитико-препаративный инструмент для моделирования процессов и исследования свойств поверхностей; приборы этого третьего поколения развиваются и завоевывают рынок в настоящее время. Следует отметить, что развитие приборов третьего поколения еще не закончено и приборов, включающих все вышеперечисленные функции в особенности с возможностью проведения исследований в мультимоде в широком температурном интервале в условиях сверхвысокого вакуума в настоящее время на рынке еще нет;
следующим этапом в развитии приборов можно считать появление идей реализации мультизондовых вариантов приборов, которые сохраняя все возможности приборов третьего поколения дают возможность как исследования электрических характеристик моделируемых наноэлементов, так и использование функционально разных зондов (например магнитный зонд, зонд кластерной инжекции (например покрытый золотом), токово/силовой зонд). Развитие этого поколения приборов неразрывно связано как с развитием технологии изготовления самих зондов, так и техники обращения к индивидуальным зондам и считывания их состояния.
НТ-МДТ, также как и ряд других фирм (Digital Instruments, Topometrics, Park Scientific Instruments, Zeiss и т.д. (см. Web страницу "Сканирующая зондовая микроскопия)) развивает и производит в настоящее время СЗМ третьего поколения, зонды к ним (кантилеверы, зонды для близкопольной оптической микроскопии) и занимается разработкой четвертого поколения приборов.

ВОЗМОЖНОСТИ ПРИБОРА SOLVER-P4

SOLVER P4-SPM-MDT относится к СЗМ третьего поколения. Прибор предназначен для топографических исследований физических свойств и модификации поверхностей различных объектов на воздухе и в жидких средах. Режимы просмотра: АСМ мода, СТМ мода, Резонансная мода, АСМ модуляционная мода, СТМ модуляционная мода. В модуляционных режимах возможна регистрация амплитуды и фазы колебания. В перечисленных режимах возможно исследование одного и того же участка поверхности. Имеется головка близкопольной оптической микроскопии с петлей обратной связи посредством поддержания амплитуды колебания световода (Shear force микроскоп).
Solver-P4 может быть оснащен четырьмя типами измерительных головок и тремя типами сканеров с полями сканирования 7х7х1.5 мкм³, 16х16х2.5мкм³, 50x50x4мкм³. Измерительные головки устанавливаются на сканер, на котором крепится образец (размер образца до 40 мм в диаметре и 10 мм в толщину), и коммутируется посредством многоштырькового разъема к электронным блокам прибора.
Сканеры прибора имеют систему грубого подвода образца (реализована с применением шагового двигателя), позволяющую при подводе/отводе образца и зонда возвращаться на прежнее место с точностью до единиц нанометров. Это дает возможность проведения многодневных исследований одного и того же участка поверхности (изучение медленнопротекающих процессов, процессов деградации инициированных возмущений...).

Мультимодовая головка SF002
Это основная головка мультимодового СЗМ SOLVER-Р4. Головка содержит оптико-позиционную систему регистрации положения кантилевера в составе полупроводникового лазера мощностью 1 мВт с длиной волны 670нм, четырехсекционного фотодиода, системы крепления и позиционирования зондов и предусилителей. Кантилеверы закрепляются в специальный держатель и устанавливаются на позиционируемый двумя микровинтами столик. В приборе SOLVER-Р4 возможно применение четырех типов столиков:

силовой столик (СС-1) для измерения в контактных и контактно-модуляционных режимах;
СТМ/АСМ столик, содержащий СТМ предусилитель. Применение этого столика позволяет в случае использования проводящего кантилевера регистрировать в дополнении к СС-1 ток в системе игла кантилевера - подложка и работать в режиме туннельного микроскопа;
столик резонансной микроскопии (СРМ), позволяющий в дополнении к возможностям СС-1, работать в режимах резонансной микроскопии и беcконтактной моде. Этот столик содержит пьезовибратор для возбуждения колебаний кантилевера;
универсальный мультимодовый столик, сочетающей в себе возможности всех трех предыдущих столиков.

Головка SN001
Обратная связь в SNOM - моде поддерживается применением оптической системы регистрации состояния колебания заостренного световолокна. При этом электронный блок микроскопа позволяет регистрировать амплитуду и фазу колебания зонда, поддерживая обратную связь или только по амплитуде или по проекции амплитуды колебания зонда на вектор возбуждающего колебания (Shear force (ShF) микроскоп). Одновременно можно регистрировать оптический сигнал, регистрируя посредством ФЭУ или фотодиода свет из оптоволокна синхронно со сканированием. Разрешающая способность SNOM определяется радиусом кривизны острия световода и амплитудой колебания зонда. По этому разрешение у ShF SNOM анизотропно относительно волнового вектора колебаний. Применение сильно заостренных световодов обычно ограничивается эмиссионной способностью поверхности и возможностями регистрирующей системы. Имеются данные (Topometrics) о достижении разрешения до 10 нм.

Головка ST002
Использование этой головки позволяет работать в режимах туннельной микроскопии, туннельной спектроскопии, производить электрически индуцированную модификацию поверхности. Головка содержит прецизионный предусилитель, позволяющий работать при малых токах. шум данного предусилителя менее 1.5 пикоампера в полосе частот 5.5 кГц.

Головка ST001
Использование этой головки позволяет работать в режимах туннельной микроскопии, туннельной спектроскопии, производить электрически индуцированную модификацию поверхности. Рабочий диапазон работы 10пA - 10нA. Шум данного предусилителя порядка 5пA в полосе частот 12 кГц.