Новости
Об Институте
Исследования
Организационная Структура
Образование
Контакты
Центр Коллективного Пользования Оборудованием
Ссылки

УТВЕРЖДАЮ

Директор института Магнетизма
НАН и МОП Украины
Академик НАН Украины
Барьяхтар В.Г.
16. 05. 2007р.



 
ПОЛОЖЕНИЕ


о Центре НАН Украины коллективного пользования оборудованием зондовой сканирующей микроскопии при Институте магнетизма НАН и МОП Украины



1. Центр НАН Украины коллективного пользования оборудованием (ЦКПО) зондовой сканирующей микроскопии при Институте магнетизма НАН и МОП Украины является приобретением НАНУ и создается к выполнению Постановления Президиума НАНУ от 12.12.2003 р № 302 и распоряжений Президиума НАНУ от 13.02.2004 г. № 99 и в 28.04.2004 г. № 322.

2. ЦКПО не является отдельной структурной единицей Института магнетизма НАН и МОП Украины и входит в научный отдел 03.

3. Главным назначением ЦКПО при Институте магнетизма НАН и МОП Украины есть:

- создание методически-практической базы;
- проведение научных исследований мирового уровня с использованием широкого спектра методов сканирующей зондовой микроскопии (атомно-силовая микроскопия, тоннельная микроскопия, электростатическая микроскопия, магнитная микроскопия) и методов литографии.
 

ЦКПО работает на решение заданий научно-исследовательской тематики Институту магнетизма НАН и МОП Украины, учреждений НАН Украины и оказывает соответствующие услуги другим организациям разных ведомств при проведении работ из приоритетных фундаментальных исследований и прикладных разработок.

4. Основными научными направлениями ЦКПО установлены следующие:

- физика магнетизма;

- физика твердого тела;

 - материаловедение;

- химия поверхности.

   
Научными направлениями для которых возможное использование приборов ЦКПО есть:

- биотехнология;

- биология;

- медицина.
 

5. Центр создается на основе имеющегося оборудования в Институте магнетизма НАН и МОП Украины и оборудования, централизовано закупленного НАНУ и переданного на безоплатной основе на баланс ІМаг НАНУ.
 

6. Для успешного функционирования ЦКПО Институт магнетизма НАН и МОП Украины обеспечивает квалифицированный персонал по обслуживанию центра и создает необходимые условия для функционирования центра (предоставляет помещение, коммуникации, охрану и тому подобное).
 

7. При ЦКПО действует научно-технический совет. Отбор наиболее актуальных предложений для их реализации возможностями ЦКПО осуществляется научно-техническим советом ЦКПО. При предоставлении услуг организациям НАН Украины и других ведомств руководствоваться требованиями, определенными в распоряжении Президиума НАНУ № 322 от 28.04.2004.
 

8. Ответственность за успешное функционирование ЦКПО возложить на руководителя центра.

9. Руководитель ЦКПО и условия финансирования определяются отдельным приказом директора Института магнетизма НАН и МОП Украины.

Заведующий отдела 03

д.ф-м.н., проф., член-кор. АПН Украины

Горобец Ю.И.

 

 

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБОРУДОВАНИЯ ЦКПО "ЛАБОРАТОРИЯ СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ"


1.Основные технические характеристики прибора "Solver PRO-М"

 

Основные технические характеристики

  Тип сканирования
  Сканирование образцом Сканирования зондом
Размер образца До 40x10 мм До 100x20 мм
Мин. шаг сканирования (ЦАП) 0.0004 нм;
0.0011 нм;
0.006 нм 
0.006 нм;
0.012 нм;
0.012 нм 
Максимальная область сканирования 100х100 мкм 100х100 мкм
  Система видеонаблюдения
Разрешающая способность 1 мкм
Числовая апертура 0.28
CCD увеличение от 230x до 2900x 
Горизонтальное поле зрения от 1.2 до 0.1 мм 
XY позиционирования образца 5х5 мм 
Виброизоляция Активная виброизоляционная система

 

 

2. Перечень функциональных возможностей атомно-силового микроскопа "Solver PRO-М"



1. Атомно-силовая микроскопия.

1.1. Сканирование в контактном режиме.

1.2. Сканирование в полуконтактном режиме.

1.3. АСМ спектроскопия.

   

2. Сканирующая тоннельная микроскопия.

   

3. Многопроходные методы.

3.1. Магнитная силовая микроскопия.

3.2. Электростатическая силовая микроскопия.

3.3. Метод зонда Кельвина.

3.4. Сканирующая емкостная микроскопия.

   

4. Литография.

4.1. Контактная силовая литография.

4.2. Электрическая литография.

 
 


1. Атомно-силовая микроскопия.


Использование в исследованиях атомно-силового микроскопу "Solver PRO-М" позволяет проводить исследование рельефа и свойств поверхности, следующих типов образцов :

- тонкие пленки;

- гладко отполированные материалы;

- биологические образцы;

- мелкодисперсные порошки.

   
1.1. Сканирование в контактном режиме - используется для исследований рельефа и свойств поверхности, которая владеет достаточными механическими свойствами по стойкости к разрушению при контакте с зондом атомно-силового микроскопа. Метод сканирования в контактном режиме может проводиться в одной из следующих мод, а именно, мода постоянной силы, мода латеральных сил, мода отображения сопротивления растекания, мода модуляции силы, мода рассогласования.

Мода постоянной силы - заключается в заданных определенного уровня силы взаимодействия зонда с поверхностью образца. Используется для исследования разных типов материалов.

Мода латеральных сил - позволяет различать области с разными коэффициентами трения, а также выделять особенности поверхности. Используется для исследования полупроводников, полимеров, пленок, физико-химических свойств поверхности (загрязнений), и тому подобное.

Мода отображения сопротивления растекания - является производительным методом при исследованиях дефектов в ведущих и слабо ведущих пленках, характеристике материалов в сроках локального сопротивления, и тому подобное. Типичными использованиями метода являются определения реальных размеров зазора "сток-исток" МДП транзистора, глубины залегания p-n перехода, определение распределения легирующих примесей в полупроводниковых структурах.

Мода модуляции силы - используется для определения локальной жесткости поверхности образца. Данная мода применяется для исследования полимеров, полупроводников, биообъектов, а также при изучении композитов.

Мода рассогласования - используется для поиска более мелкой неоднородности поверхности на фоне больших и относительно гладких частей поверхности образца.
  

1.2. Сканирование в полуконтактном режиме - используется для образцов с более жесткими условиями по отношению к стойкости образца к механическому разрушению, а также позволяет реализовать ряд методик связанных с использованием резонансных колебаний кантилевера. Метод сканирования в полуконтактном режиме может проводиться в следующих модах, мода рассогласования и мода отображения фазы.

Мода рассогласования - используется для поиска более мелкой неоднородности поверхности на фоне больших и относительно гладких частей поверхности образца.

Мода отображения фазы - при работе в данной моде регистрируется не только амплитуда колебания кантилевера, а также и сдвиг фазы колебаний. Использование этой моды позволяет получать дополнительные контрасты поверхности материала и применяется в исследованиях биообъектов, образцов с магнитными и электрическими характеристиками, и тому подобное.

   
1.3. АСМ спектроскопия - метод используется для снятия определенных спектральных характеристик исследуемых образцов. Прибор позволяет проводить силовую и токовую виды спектроскопии.

Силовая спектроскопия - измеряет зависимость величины изгиба кантилевера от степени выдвигания z-пьезотрубки сканера в заданной точке. Полученная зависимость дает возможность высчитать силы, которые действуют на зонд в точке измерения, в том числе и силу адгезии.

Токовая спектроскопия - позволяет получить зависимость величины тока, который протекает через зонд от величины напряжения между зондом и образцом.
 
  


2. Сканирующая тоннельная микроскопия. 


Сканирующая тоннельная микроскопия позволяет проводить исследование рельефа и свойств образцов с ведущей поверхностью. В приборе "Solver PRO" данный метод реализован в модели сканирования образцом. Сканирование возможно проводить в двух модах, в моде постоянного тока и моде постоянной высоты

Мода постоянного тока - при выборе данного метода в процессе сканирования, с помощью системы обратной связи, поддерживается постоянной величина тоннельного тока, при этом рельеф поверхности отображается как движение сканера вертикального перемещения. 

Мода постоянной высоты - при выборе данного метода зонд двигается лишь в плоскости, так что изменения тока между острием зонда и поверхностью образца отображают рельеф. 

Сканирующая тоннельная спектроскопия может проводиться в двух модификациях, I(V) спектроскопия и Barier Height спектроскопия. 

I(V) спектроскопия - заключается в получении вольт-амперных характеристик тоннельного перехода зонд образец. 

Barier Height спектроскопия - используется для отображения локальной высоты потенциального барьера электронов (работы выхода). 


   

3. Многопроходные методы. 


Многопроходные методы атомно-силовой микроскопии позволяют проводить исследование нужных физико-химических характеристик поверхности на втором проходе зонда. Прибор "Solver PRO" позволяет проводить измерение по следующим видам микроскопии магнитная силовая микроскопия, электростатическая силовая микроскопия, метод зонда Кельвина и сканирующая емкостная микроскопия

3.1. Магнитная силовая микроскопия - позволяет получить изображение пространственного распределения магнитных сил по поверхности образца. Данный метод позволяет изучать характеристики магнитных носителей, магнитную структуру магнетиков, и тому подобное. 

3.2. Электростатическая силовая микроскопия - используется для исследования пространственного распределения электрического поля и зарядов по поверхности образца с субмикронной распределительной способностью. 

3.3. Метод зонда Кельвина - позволяет изучать распределение поверхностного потенциала по поверхности образца. 

3.4. Сканируя емкостная микроскопия - используется для исследования распределения поверхностной емкости по образцу. С помощью данного метода можно изучать локальные диэлектрические свойства при поверхностных слоев образца. 

  
Требования к исследуемым образцам.

1. Образец должен иметь достаточно гладкую поверхность без резких впадин и выступлений значительного размера. 

2. Образец должен быть хорошо очищенным от разного типа загрязнений. 

3. Геометрические размеры образца должны отвечать параметрам прибора (для магнитно-силовой микроскопии одна из сторон имеет на превышать 10 мм). 

4. При использовании электрических методов образцы должны иметь ведущую поверхность. 

5. При проведении измерений в моде постоянной высоты поверхность образца должна быть очень гладкой и не иметь наклонов.

 

4. Литография 


Атомно-силовой микроскоп "Solver PRO - М" имеет возможность работать в режимах силовой и электрической литографии. 

4.1. Силовая литография - базируется на непосредственном механическом влиянии гостроконечного зонда на поверхность образца. Такой тип модификации используется в наноэлектронике, нанотехнологии, материаловедении, и тому подобное. С помощью силовой литографии можно формировать электронные элементы с активными областями нанометровых размеров, проводить сверхплотную запись информации, исследовать механические свойства материалов. 
 

Требования к образцу

1. Твердость зонда должна быть больше твердости образца. 

2. Не должно происходить залипание кантилевера и налипание частиц образца на зонд. 

3. Шероховатість образца не должна превышать 10 нм. 

4. Поверхность образца должна быть тщательным образом очищенной. 

  
4.2. Электрическая литография - базируется на действии электрического поля в области контакта острия зонда с поверхностью образца. Значительная группа модификации, которая имеет место при электрической литографии связанная с электрически инициированными химическими превращениями при поверхностной области, в частности с окислением. С помощью данного типа модификации возможно формировать разные наноэлектронные элементы и структуры. 

  
Требования к образцу

1. Образец должен быть проводником или полупроводником. 

  

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Ознакомиться с перечнем технических параметров и функциональных возможностей атомно-силового микроскопу "Solver PRO - М", а также с требованиями к исследуемым образцам. 

2. Предварительно связаться с представителями ЦКПО целью выяснения возможности проведения нужных измерений и готовности прибора (но не позже чем за 3 дня). 

3. Подготовить образцы к измерениям и договориться о времени работы на прибору. 

  
 
!!!!! Работники ЦКПО не занимаются приготовлением образцов и приведением их к надлежащему виду. 

!!!!! Образцы, которые не отвечают требованиям, - исследоваться на будут.

 

Заявка на проведение исследований в ЦКПО "Лаборатория зондовой сканирующей микроскопии"

© ИНСТИТУТ МАГНЕТИЗМА НАНУ и МОНМСУ 2013