История создания

МИНОБРНАУКИ РОССИИМИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

Им. В.И. Ульянова (Ленина)

Факультет	Электроники
Направление	Нанотехнологии и микросистемная
	техника
Кафедра	Микро- и наноэлектроники

ОТЧЕТ

ПО УЧЕБНОЙ ПРАКТИКЕ

Тема:	Зондовые нанотехнологии в электронике

Студент
Группа		Подпись		Фамилия И.О.
Руководитель
^(Уч. степень, уч. звание)		Подпись		Фамилия И.О.

Санкт-Петербург

2015 г.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

Им. В.И. Ульянова (Ленина)

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

Выполнения учебной практики

Студент

Юров Тимофей Игоревич

Группа №

Тема УП	Зондовые нанотехнологии в электронике
Сроки выполнения УП

№ п/п	Наименование работ	Срок выполнения	Отметка о выполнении
	Посещение музей-квартиры Попова А.С.	30.03.15
	Лекция зав. кафедры МНЭ Лучинина В.В.	01.04.15
	Посещение научно-исследовательской лаборатории кафедры МНЭ и ЦМИД	01.04.15
	Лекция проректора Павлова М.Н. по учебной работе на тему БЖД	08.04.15
	Защита работ по учебной практике	25.05.15
	Руководитель
	^(Уч. степень, уч. звание)		подпись		Фамилия И.О.
	Студент
			подпись		Фамилия И.О.
			«_____» _________ 2015 г.

Оглавление:

Вступление: 4

1. Основные понятия. 4

2. История создания. 5

3. Сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ) 6

3.1. Атомно-силовой микроскоп. 7

3.2. Сканирующий туннельный микроскоп. 8

3.3. Ближнепольный оптический микроскоп. 9

4. Основные компоненты СЗМ, вызывающие артефакты.. 10

4.1 Пьезоэлектрическая керамика. 10

4.2. СЗМ сканеры.. 15

4.3. СЗМ зонды.. 17

4.3.1. Этапы изготовления кремниевых АСМ зондов: 18

Заключение: 20

Список использованных источников: 21

Вступление:

Зондовые нанотехнологии имеют сильное распространение, и имеют огромную значимость, в частности, в электронике. Они находят своё применение для исследования различных поверхностей материалов, а также для изменения их структуры.

В данном докладе раскрыты основные понятия того, что такое зондовые технологии и какие они включают в себя методы и инструменты, а также выяснены основные факторы, которые влияют на артефакты (отклонения от идеального изображения).

Основные понятия.

Зондовая нанотехнология (ЗНТ) - это регламентированная последовательность способов и приемов формирования, модификации и позиционирования элементов нанометровых размеров, состоящих в том числе из отдельных молекул и атомов, на поверхности подложек с помощью острийного зонда и возможность одновременной их визуализации и контроля.

О верхней границе значений величин объектов различных нанотехнологий в мире смогли договориться, и она составляет не более 100 нм для одного из размеров объектов. В США определили и нижнюю границу величины объектов нанотехнологии — она не должна быть менее 1 нм. В связи с этим заметим: однослойные углеродные нанотрубки являются молекулами с диаметром менее 1 нм (длина их может превышать 100 нм) и, тем не менее, они успешно используются для создания функциональных элементов не только наноэлектроники.

Принцип работы сканирующей туннельной микроскопии. Зонд СТМ представляет собой металлический игольчатый электрод (острие), закрепленный на трехкоординатном пьезоприводе (сканере) и располагающийся перпендикулярно исследуемой поверхности. С помощью сканера зонд подводится к поверхности образца до возникновения туннельного тока, который определяется, прежде всего, величиной зазора между зондом и поверхностью, а также величиной напряжения между ними. Если при сканировании туннельный ток поддерживать постоянным путем использования системы обратной связи, то с помощью зонда можно получать непосредственную информацию о рельефе поверхности.

История создания

В 1966 г. Р. Янгом был предложен, а в 1971 г. изготовлен и испытан первый сканирующий микроскоп с электронной эмисией «Топографинер», с помощью которого были зарегестрированы на поверхности одноатомные ступени [5].

Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) в современном виде изобретен в 1981 году (принципы этого класса приборов были заложены ранее другими исследователями) Гердом Карлом Биннигом и Генрихом Рорером из лаборатории IBM в Цюрихе (Швейцария). В 1986 году Бинниг и Рорер за изобретение СТМ и Э. Руск за изобретение просвечивающего электронного микроскопа были удостоены Нобелевской премии.

В СССР первые работы по этой тематике были сделаны в 1985 году Институтом физических проблем АН СССР [3.1].

3. Сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ)

Сканирующие зондовые микроскопы — класс микроскопов для получения изображения поверхности и её локальных характеристик. Процесс построения изображения основан на сканировании поверхности зондом. В общем случае позволяет получить трёхмерное изображение поверхности (топографию) с высоким разрешением

Работа сканирующего зондового микроскопа основана на взаимодействии поверхности образца с зондом (кантилевер, игла или оптический зонд). При малом расстоянии между поверхностью и зондом действие сил взаимодействия (отталкивания, притяжения, и других сил) и проявление различных эффектов (например, туннелирование электронов) можно зафиксировать с помощью современных средств регистрации. Для регистрации используют различные типы сенсоров, чувствительность которых позволяет зафиксировать малые по величине возмущения. Для получения полноценного растрового изображения используют различные устройства развертки по осям X и Y (например, пьезотрубки, плоскопараллельные сканеры) [3.2].

Основные технические сложности при создании сканирующего зондового микроскопа:

· Конец зонда должен иметь размеры сопоставимые с исследуемыми объектами.

· Обеспечение механической (в том числе тепловой и вибрационной) стабильности на уровне лучше 0,1 ангстрема.

· Детекторы должны надежно фиксировать малые по величине возмущения регистрируемого параметра.

· Создание прецизионной системы развёртки.

· Обеспечение плавного сближения зонда с поверхностью.

Дата добавления: 2015-11-14