Новини
Про Інститут
Дослідження
Організаційна Структура
Освіта
Контакти
Центр Колективного користування приладами
Посилання

ЗАТВЕРДЖУЮ
Директор інституту Магнетизму 
НАН та МОН України 
Академік НАН України 
Бар’яхтар В.Г. 
16. 05. 2007р. 


 
ПОЛОЖЕННЯ


про Центр НАН України колективного користування приладами зондової скануючої мікроскопії при Інституті магнетизму НАН та МОН України 



1. Центр НАН України колективного користування приладами (ЦККП) зондової скануючої мікроскопії при Інституті магнетизму НАН та МОН України є надбанням НАНУ і створюється до виконання Постанови Президії НАНУ від 12.12.2003 р № 302 та розпоряджень Президії НАНУ від 13.02.2004 р. № 99 та 28.04.2004 р. № 322. 

2. ЦККП не є окремою структурною одиницею Інституту магнетизму НАН та МОН України і входить до наукового відділу 03. 

3. Головним призначенням ЦККП при Інституті магнетизму НАН та МОН України є: 

- створення методично-практичної бази; 

- проведення наукових досліджень світового рівня з використанням широкого спектру методів скануючої зондової мікроскопії (атомно-силова мікроскопія, тунельна мікроскопія, електростатична мікроскопія, магнітна мікроскопія) та методів літографії. 

ЦККП працює на розв'язання завдань науково-дослідної тематики Інституту магнетизму НАН та МОН України, установ НАН України та надає відповідні послуги іншим організаціям різних відомств при проведенні робіт з пріоритетних фундаментальних досліджень і прикладних розробок. 

4. Основними науковими напрямками ЦККП встановлено наступні: 

- фізика магнетизму; 

- фізика твердого тіла; 

- матеріалознавство; 

- хімія поверхні. 

  

Науковими напрямками для яких можливе використання приладів ЦККП є: 

- біотехнологія; 

- біологія; 

- медицина. 

5. Центр створюється на основі наявного обладнання в Інституті магнетизму НАН та МОН України та обладнання, централізовано закупленого НАНУ і переданого на безоплатній основі на баланс ІМаг НАНУ. 

6. Для успішного функціонування ЦККП Інститут магнетизму НАН та МОН України забезпечує кваліфікований персонал по обслуговуванню центру та створює необхідні умови для функціонування центру (надає приміщення, комунікації, охорону тощо). 

7. При ЦККП діє науково-технічна рада. Відбір найбільш актуальних пропозицій для їх реалізації можливостями ЦККП здійснюється науково-технічною радою ЦККП. При наданні послуг організаціям НАН України та інших відомств керуватись вимогами, визначеними в Розпорядженні Президії НАНУ № 322 від 28.04.2004. 

8. Відповідальність за успішне функціонування ЦККП покласти на керівника центру. 

9. Керівник ЦККП та умови фінансування визначаються окремим наказом директора Інституту магнетизму НАН та МОН України. 

Завідувач відділу 03 

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

Горобець Ю.І.

 

 

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЛАДНАННЯ ЦККП “ЛАБОРАТОРІЯ СКАНУЮЧОЇ ЗОНДОВОЇ МІКРОСКОПІЇ”


1. Основні технічні характеристики приладу “Solver PRO-М”

 

   Тип сканування
   Сканування зразком  Сканування зондом
 Розмір зразка  До 40x10 мм  До 100x20 мм
 Мін. крок сканування (ЦАП) 0.0004 нм;
0.0011 нм;
0.006 нм
 
0.006 нм;
0.012 нм;
0.012 нм
 
 Максимальна область сканування  100х100 мкм  100х100 мкм
   Система відеоспостереження
Розподільна здатність   1 мкм
 Числова апертура  0.28
 CCD збільшення от 230x до 2900x 
 Горизонтальне поле зору от 1.2 до 0.1 мм 
XY позиціонування зразка  5х5 мм 
 Віброізоляція Активна віброізоляційна система 

 

 

2. Перелік функціональних можливостей атомно-силового мікроскопу “Solver PRO-М”



1. Атомно-силова мікроскопія. 

1.1. Сканування у контактному режимі. 

1.2. Сканування у напівконтактному режимі. 

1.3. АСМ спектроскопія. 

  

2. Скануюча тунельна мікроскопія. 

  

3. Багатопрохідні методи. 

3.1. Магнітна силова мікроскопія. 

3.2. Електростатична силова мікроскопія. 

3.3. Метод зонда Кельвіна. 

3.4. Скануюча ємнісна мікроскопія. 

  

4. Літографія. 

4.1. Контактна силова літографія. 

4.2. Електрична літографія. 

 


1. Атомно-силова мікроскопія. 


Використання у дослідженнях атомно-силового мікроскопу “Solver PRO-М” дозволяє проводити дослідження рельєфу та властивостей поверхні, наступних типів зразків: 

- тонкі плівки; 

- гладко відполіровані матеріали; 

- біологічні зразки; 

- дрібнодисперсні порошки. 

  

1.1. Сканування у контактномурежимі – використовується для досліджень рельєфу та властивостей поверхні, яка володіє достатніми механічними властивостями по стійкості до руйнування при контакті з зондом атомно-силового мікроскопу. Метод сканування у контактному режимі може проводитись у одній з наступних мод, а саме, мода постійної сили, мода латеральних сил, мода відображення опору розтікання, мода модуляції сили, мода розузгодження.

Мода постійної сили - полягає у задані певного рівня сили взаємодії зонда з поверхнею зразка. Використовується для дослідження різних типів матеріалів. 

Мода латеральних сил - дозволяє розрізняти області з різними коефіцієнтами тертя, а також вирізняти особливості поверхні. Використовується для дослідження напівпровідників, полімерів, плівок, фізико-хімічних властивостей поверхні (забруднень), тощо. 

Мода відображення опору розтікання – є продуктивним методом при дослідженнях дефектів у провідних та слабо провідних плівках, характеристиці матеріалів у термінах локального опору, тощо. Типовими використаннями методу є визначення реальних розмірів зазору “сток-исток” МДП транзистора, глибини залягання p-n переходу, визначення розподілу легуючих домішок у напівпровідникових структурах. 

Мода модуляції сили – використовується для визначення локальної жорсткості поверхні зразка. Дана мода застосовується для дослідження полімерів, напівпровідників, біооб’єктів, а також при вивченні композитів. 

Мода розузгодження – використовується для пошуку більш дрібних неоднорідностей поверхні на фоні великих та відносно гладких частин поверхні зразка. 

  

1.2. Сканування у напівконтактному режимі – використовується для зразків з більш жорсткими умовами по відношенню до стійкості зразка до механічного руйнування, а також дозволяє реалізувати ряд методик зв’язаних з використанням резонансних коливань кантилевера. Метод сканування у напівконтактному режимі може проводитись у наступних модах, мода розузгодження та мода відображення фази. 

Мода розузгодження - використовується для пошуку більш дрібних неоднорідностей поверхні на фоні великих та відносно гладких частин поверхні зразка. 

Мода відображення фази – при роботі в даній моді реєструється не лише амплітуда коливання кантилевера, а також і зсув фази коливань. Використання цієї моди дозволяє отримувати додаткові контрасти поверхні матеріалу та застосовується у дослідженнях біооб’єктів, зразків з магнітними та електричними характеристиками, тощо. 

  

1.3. АСМ спектроскопія – метод використовується для зняття визначених спектральних характеристик досліджуваних зразків. Прилад дозволяє проводити силову та струмову види спектроскопії.

Силова спектроскопія – вимірює залежність величини вигину кантилевера від ступеню висування z-п’єзотрубки сканера в заданій точці. Отримана залежність дає змогу вирахувати сили, які діють на зонд в точці вимірювання, у тому числі і силу адгезії. 

Струмова спектроскопія – дозволяє отримати залежність величини струму, який протікає через зонд від величини напруги між зондом та зразком. 

  


2. Скануюча тунельна мікроскопія. 

 

Скануюча тунельна мікроскопія дозволяє проводити дослідження рельєфу та властивостей зразків з провідною поверхнею. У приладі “Solver PRO” даний метод реалізований у моделі сканування зразком. Сканування можливо проводити у двох модах, у моді постійного струму та моді постійної висоти

Мода постійного струму – при виборі даного методу у процесі сканування, за допомогою системи зворотного зв’язку, підтримується постійною величина тунельного струму, при цьому рельєф поверхні відображається як рух сканера вертикального переміщення. 

Мода постійної висоти – при виборі даного методу зонд рухається лише в площині, так що зміни струму між вістрям зонда та поверхнею зразка відображають рельєф. 

Скануюча тунельна спектроскопія може проводитися у двох модифікаціях, I(V) спектроскопія та Barier Height спектроскопія. 

I(V) спектроскопія – полягає у отриманні вольт-амперних характеристик тунельного переходу зонд зразок. 

Barier Height спектроскопія – використовується для відображення локальної висоти потенціального бар’єру електронів (роботи виходу). 

  
 

3. Багатопрохідні методи. 



Багатопрохідні методи атомно-силової мікроскопії дозволяють проводити дослідження потрібних фізико-хімічних характеристик поверхні на другому проході зонда. Прилад “Solver PRO” дозволяє проводити вимірювання по наступним видам мікроскопії магнітна силова мікроскопія, електростатична силова мікроскопія, метод зонда Кельвіна та скануюча ємнісна мікроскопія

3.1. Магнітна силова мікроскопія – дозволяє отримати зображення просторового розподілу магнітних сил по поверхні зразка. Даний метод дозволяє вивчати характеристики магнітних носіїв, магнітну структуру магнетиків, тощо. 

3.2. Електростатична силова мікроскопія – використовується для дослідження просторового розподілу електричного поля та зарядів по поверхні зразка з субмікронною розподільною здатністю. 

3.3. Метод зонда Кельвіна – дозволяє вивчати розподіл поверхневого потенціалу по поверхні зразка. 

3.4. Скануючи ємнісна мікроскопія – використовується для дослідження розподілу поверхневої ємності по зразку. За допомогою даного методу можна вивчати локальні діелектричні властивості при поверхневих шарів зразка. 

 
Вимоги до досліджуваних зразків.



1. Зразок має мати доволі гладку поверхню без різких впадин та виступів значного розміру. 

2. Зразок має бути добре очищеним від різного типу забруднень. 

3. Геометричні розміри зразка мають відповідати параметрам приладу (для магнітно-силової мікроскопії одна з сторін має на перевищувати 10 мм). 

4. При використанні електричних методів зразки повинні мати провідну поверхню. 

5. При проведенні вимірювань у моді постійної висоти поверхня зразка має бути дуже гладкою та не мати нахилів. 

 


 

4. Літографія 



Атомно-силовий мікроскоп “Solver PRO-М” має можливість працювати у режимах силової та електричної літографії

4.1. Силова літографія – базується на безпосередньому механічному впливі гостроконечного зонда на поверхню зразка. Такий тип модифікації використовується у наноелектроніці, нанотехнології, матеріалознавстві, тощо. За допомогою силової літографії можна формувати електронні елементи з активними областями нанометрових розмірів, проводити надщільний запис інформації, досліджувати механічні властивості матеріалів. 
 


Вимоги до зразка



1. Твердість зонда повинна бути більшою за твердість зразка. 

2. Не має відбуватися залипання кантилевера та налипання частинок зразка на зонд. 

3. Шероховатість зразка не повинна перевищувати 10 нм. 

4. Поверхня зразка має бути ретельно очищеною. 

  

4.2. Електрична літографія – базується на дії електричного поля в області контакту вістря зонду з поверхнею зразка. Значна група модифікації, яка має місце при електричній літографії зв’язана з електрично ініційованими хімічними перетвореннями при поверхневої області, зокрема з окисленням. За допомогою даного типу модифікації можливо формувати різні наноелектронні елементи та структури. 

  
Вимоги до зразка



1. Зразок має бути провідником або напівпровідником. 

  



ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ



1. Ознайомитися з переліком технічних параметрів та функціональних можливостей атомно-силового мікроскопу “Solver PRO-М”, а також з вимогами до досліджуваних зразків. 

2. Попередньо зв’язатися з представниками ЦККП з метою вияснення можливості проведення потрібних вимірювань та готовності приладу (але не пізніше чим за 3 дні). 

3. Підготувати зразки до вимірювань та домовитися про час роботи на приладові. 

  
 

!!!!! Працівники ЦККП не займаються приготуванням зразків та приведенням їх до належного вигляду. 

!!!!! Зразки, які не відповідають вимогам – досліджуватись на будуть.

 

Заявка на проведення досліджень в ЦККП “Лабораторія зондової скануючої мікроскопії”

© ІНСТИТУТ МАГНЕТИЗМУ НАНУ та МОНУ 2013