Atomivoimamikroskopian toimintaperiaate ja sen sovellukset
Atomivoimamikroskooppi on pyyhkäisykoetinmikroskooppi, joka on kehitetty pyyhkäisytunnelimikroskoopin perusperiaatteella. Atomivoimamikroskopian syntyminen on epäilemättä ollut liikkeellepaneva rooli nanoteknologian kehityksessä. Pyyhkäisyanturimikroskopia, jota edustaa atomivoimamikroskopia, on yleinen termi sarjalle mikroskooppeja, jotka skannaavat pienellä koettimella näytteen pinnan, mikä mahdollistaa suurennoshavainnot. AFM-skannaukset antavat tietoa erityyppisten näytteiden pinnan tilasta. Verrattuna perinteisiin mikroskooppeihin AFM:n etuna on, että sillä voidaan tarkkailla näytteen pintaa suurella suurennuksella ilmakehän olosuhteissa, ja sitä voidaan käyttää lähes kaikkiin näytteisiin (tiettyjen pinnan viimeistelyvaatimusten mukaisesti) ilman mitään muu näytteen valmistelu kolmiulotteisen topografisen kuvan saamiseksi näytteen pinnasta. Skannattua 3D-kuvaa voidaan käyttää karheuden, paksuuden, askelleveyden, laatikkokaavion tai rakeisuusanalyysiin.
Atomivoimamikroskopialla voidaan tutkia monia näytteitä, jolloin saadaan pintatutkimuksia ja tuotannonohjausta tai prosessikehitystä varten sellaista tietoa, jota perinteiset pyyhkäisevät pinnankarheusmittarit ja elektronimikroskoopit eivät pysty tarjoamaan.
Perusperiaate
Atomivoimamikroskopia käyttää vuorovaikutusvoimaa (atomivoimaa) testinäytteen pinnan ja hienon anturin kärjen välillä pinnan topografian mittaamiseen.
Anturin kärki on pienessä bremsstrahlung-ulokkeessa, ja kun koetin koskettaa näytteen pintaa, tuloksena oleva vuorovaikutus havaitaan ulokkeen taipuman muodossa. Näytteen pinnan ja anturin välinen etäisyys on alle 3-4 nm ja niiden välillä havaittu voima pienempi kuin 10-8 N. Laserdiodin valo kohdistetaan ulokkeen takaosaan. Kun uloke taipuu voiman alaisena, heijastunut valo poikkeutetaan käyttämällä bittiherkkää valoilmaisimen poikkeutuskulmaa. Kerätyt tiedot käsitellään sitten tietokoneella kolmiulotteisen kuvan saamiseksi näytteen pinnasta.
Täydellinen ulokeanturi, joka on sijoitettu näytteen pinnalle pietsosähköisen skannerin ohjaamana, skannataan kolmeen suuntaan enintään 0,1 nm:n välein tarkkuustasolla. Yleensä ulokkeen siirtymä pidetään kiinteänä takaisinkytkentäsäätimen Z-akselin vaikutuksesta, kun näytteen pintaa pyyhkäistään yksityiskohtaisesti (XY-akseli). Vastauksena skannaukseen syötetään takaisinkytkennän Z-akselin arvo tietokonekäsittelyyn, mikä johtaa näytteen pintakuvan (3D-kuvan) havainnointiin.
Atomivoimamikroskoopin ominaisuudet
1. Korkean resoluution kyky ylittää huomattavasti pyyhkäisyelektronimikroskoopin (SEM) sekä optisen karheusinstrumentin. Kolmiulotteiset tiedot näytteen pinnan vaatimusten täyttämiseksi tutkimuksen, tuotannon, laadun tarkastus enemmän ja enemmän mikroskooppinen.
2. Ei-hajottava, koettimen ja näytteen pinnan vuorovaikutusvoima on 10-8N tai vähemmän, paljon pienempi kuin edellisen kynän karheusinstrumentin paine, joten näyte ei vaurioidu, pyyhkäisyelektronimikroskoopin elektronisädettä ei ole vahingoittaa. Lisäksi pyyhkäisyelektronimikroskooppi vaatii johtamattomien näytteiden pinnoittamisen, kun taas atomivoimamikroskooppia ei tarvita.
3. Laaja valikoima sovelluksia, voidaan käyttää pinnan havainnointiin, koon määritykseen, pinnan karheuden määrittämiseen, rakeisuusanalyysiin, tilastollisen käsittelyn ulkonemiin ja kuoppiin, kalvonmuodostusolosuhteiden arviointiin, suojakerroksen koon määrittämiseen. vaihe, välikerroseristyskalvon tasaisuuden arviointi, VCD-pinnoitteen arviointi, suunnatun kalvoprosessin kitkakäsittelyn arviointi, vikaanalyysi.
4. Vahvat ohjelmiston käsittelytoiminnot, sen kolmiulotteinen kuva näyttää sen kokoa, katselukulmaa, näytön väriä, kiiltoa voidaan asettaa vapaasti. Ja voi valita verkon, ääriviivan, viivanäytön. Kuvankäsittelyn makrohallinta, leikkaus- ja karheusanalyysi, morfologinen analyysi ja muut toiminnot.
