«нанотехнология негіздері» ПӘннің ОҚУ Әдістемелік кешені

2 Сканерлеуші туннельдік микроскобы.

3 Сканерлеуші атом - күштік микроскобы.
Сканерлеуші туннельдік микроскобының қазіргі заманғы үлгідегі түрін 1981 жылы Герд Карл Бинниг пен Генрих Рорер ойлап тапқан (құрылғыларды осы сияқты принциптерін басқа да зерттеушілер бұрын зерттеген). Осы өнертабыыс үшін 1986 Физика бойынша Нобель сыйлығына ие болды, олар электрондық микроскопты ойлап тапқандар Э. Руска арасында бөліп алды. ЗСМ ерекшелігі болып табылады:

КСРО кезінді осы мәселе бойынша бірінші жұмыс 1985 жылы КСРО Физикалық проблемалар институтында жасалды.

Сканерлеуші туннельдік микроскоп СТМ, англ. STM — scanning tunneling microscope) - жоғары кеңістіктік рұқсаты бар өткізгіш беттердің топографиясын өлшеу үшін зондық сканерлеуші микроскобының нұсқасы. STM өткір металл ине бірнеше ангстрем қашықтықта қолданылады. Инеге қатысты қолданылатын кезде туннелдеу ағымдағы болады. Осы ток шамасының үлгісі инелі қашықтыққа экспоненталық байланысты болады. Шамамен 1 А қашықтықтағы типтік мәндері 1-1000 Па тең. Зондық сканерлеуші микроскобы бірінші класындағы микроскоп болып сканерлеуші туннельдік микроскобы болса, ал атом күшi бар және жақын аймақты оптикалық микроскобы кейінірек әзірленді.

Сканерлеу барысында үлгі беті бойымен инелі қадамдар туннелдеумен байланысты, кері байланыстар әрекетке тұрақты сақталады және қарастырушы жүйесіннің айғақтар бетінің топографиясына байланысты өзгеріп отырады. Бұл өзгерістер жазылған және олар негізделген биіктік картасында жазылады. Тағы бір әдіс үлгінің үсті тіркелген биіктікте ине қозғалысын қамтиды. Бұл жағдайда, негізгі туннелдеу ағымдағы өлшемінің мәні және беттік топография құрылысы болып табылады.

Осылайша сканерлеуші туннельдік микроскопия (СTM) мынадай элементтерді қамтиды:

- зонды,

- тіркеу жүйесі

Тіркеу жүйесі - үлгіні қашықтыққа байланысты функциясының мәнін жазады. Әдетте, жазылған мән үлгідегі немесе координатты (Z) бойынша зондық позициясын бақылайды, теріс кері байланыс жүйесі өңделеді. Кері байланыс жүйесі ретінде ең жиі қолданылатын ПИД контроллері.

Әдісін пайдалану бойынша шектеулер қолданылады, әйтпесе туннелдеу болуы мүмкін, себебі, біріншіден, сынама өткізгіштігінің жағдайы (беті кедергісі 20 МОм/см² үлкен болмауы тиіс), екіншіден «жырақшық тереңдігі, оның енінен кішірек болуы тиіс». Бірақ бұл тек негізгі шектеулер болып табылады. Шын мәнінде олар көп. Мысалы, технологиясын тегістеу ине бір ине ұшына кепілдік бере алмайды және бұл параллель қарап шығу үшін екі түрлі биіктігі бөліктеріне алып келуі мүмкін. Сондай-ақ, біз ауаның бөлшектердің бетінде тұндыру барлық басқа жағдайларда жоғары вакуум жағдайында, газдар және т.б. Терең жақындату технологиялары өрескел нәтижелерін қолданылу бойынша үлкен әсер етеді.

2 Сканерлеуші туннельдік микроскобын құрудың қандай қиындықтарын білесіз?

3 СТМ жұмыс принципі
Ұсынылған әдебиттер
Негізгі
Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы. М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 192 с.] [Гусев А.И., Ремпель А.А. Нанокристаллические материалы. – М.: Физматлит, 2001. – 224 с.

Миронов В. Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии / Учебное пособие для студентов старших курсов высших учебных заведений. - Нижний Новгород: Изд. РАН. – 2004. – 114 с.

Борисенко В.Е., Воробьева А.И. Наноэлектроника. Учебное пособие. Минск: БГУИР, 2003. – 76с.
Қосымша
Абрамчук Н. С., Авдошенко С. Мтр., Баранов А. Н. с. Нанотехнологии - Азбука для всех / Учебное пособие для студентов старших курсов высших учебных заведений. – М.: Изд. ФИЗМАТЛИТ. – 2008. – 368с.