» » Сканирующая зондовая микроскопия
30.04.2017

Сканирующая зондовая микроскопия
Сканирующая зондовая микроскопия – современный метод исследования, позволяющий получать с высоким разрешением все данные о локальных характеристиках и морфологии исследуемой поверхности твердого тела. Данная методика давно уже перестала быть экзотической. Раньше она была доступна только ограниченному кругу ученых. Сейчас же сканирующие зондовые микроскопы используются часто и весьма успешно. Свойства поверхностей с их помощью можно изучить максимально подробно. Методики сканирующей зондовой микроскопии используются в исследованиях, касающихся тонкопленочных технологий и физики различных поверхностей.

Появление нанотехнологий стало причиной развития данных исследований. Нанометровые масштабы все чаще фигурируют в самых разных технологиях, касающихся создания новых структур. В семействе зондовых микроскопов первый представитель был изобретен швейцарскими исследователями в 1981 году. Речь идет о сканирующем туннельном микроскопе. Рорер и Бенниг доказали, что такие устройства дают возможность получить очень подробные данные о любой поверхности. Пространственное разрешение при этом может снижаться даже до атомарного.

После того, как удалось получить визуализацию поверхности на атомарном уровне, методика получила признание ученых всего мира. Первые исследования касались реконструированной поверхности кремния. Нобелевскую премию получили оба изобретателя. После туннельного устройства появились также блежнепольный оптический, электросиловой, магнитно-силовой, атомно-силовой и другие микроскопы, в основе которых лежит зондовая технология. В данный момент эта область техники считается одной из самых бурно развивающихся.

Выполненные в виде игл зонды используются для исследования локальных характеристик и микрорельефа поверхности материала. Острие зондов очень маленькое. Не более десяти нанометров отделяет в таких микроскопах поверхность образцов и иглы. Взаимодействия при этом могут быть разными, все зависит от типа микроскопа. Туннельные устройства, в частности, замеряют туннельный ток, который возникает между проводящим образцом и сделанной из металла игры. Все зондовые микроскопы при этом имеют и некоторые схожие черты. Они способны с высокой точностью удерживать заданное расстояние между исследуемым объектом и рабочей иглой. Рельеф поверхности материала оказывает влияние на измеряемые параметры. Данные изменения отрабатываются операционной системой устройств. Процесс сканирования образца осуществляется по заранее заданным алгоритмам. Выдерживается определенная линия, вдоль которой во время движения перемещается зонд. На исполнительном элементе выводится величина сигналов. В памяти компьютера остаются все проведенные замеры.