Microscopie de scanare în vid ultraînalt prin STM și AFM

Keywords

microscopie de scanare, STM, AFM contact, AFM non-contact, vid ultraînalt

Applications

Domenii de aplicabilitate: cercetare-dezvoltare în electronică, biologie, medicină, știința materialelor Sisteme: Microscopia de scanare în vid ultraînalt este folosită în principal pentru probe care au fost fabricate în astfel de condiții, evitând scoaterea lor în atmosferă ambiantă pentru a nu fi contaminate. De asemenea, pot exista și situații când proba de interes a fost fabricată în atmosferă ambiantă și, pentru măsurătorile de microscopie, trebuie introdusă în instalația de vid ultraînalt pentru a beneficia de un proces preliminar de decontaminare a suprafeței prin degazare termică. Industrii: Microscopia de scanare STM și AFM permite verificarea atingerii calității necesare a suprafețelor, din punct de vedere al topografiei corelată cu proprietățile fizico-chimice, pentru dispozitivele care găsesc aplicații în industria microelectronică și optoelectronică.

Infrastructura

Departamentul de Fizică Moleculară și Biomoleculară dispune de o instalație modernă de microscopie de scanare STM și AFM (Omicron, Germania). Instalația dispune de o incintă de vid ultraînalt la un nivel de 10^-10 mbar, asigurat de un sistem de pompe care include o pompă turbo-moleculară, o pompă ionică și o pompă de sublimare cu titan.

Aplicații uzuale - exemple

Nanoștiință și nanotehnologie. Microscopia SPM este o tehnică de reprezentare vizuală, fiind o metodă esențială în caracterizarea materialelor, în special a materialelor nanostructurate precum filmele subțiri depuse prin tehnici avansate, de ultimă generație. Procesele de nanofabricație pot fi optimizate prin caracterizarea topografică la nivel atomic atât prin STM, cât și prin AFM. Astfel, microscopia STM este utilizată pentru caracterizarea și vizualizarea suprafețelor conductoare sau semiconductoare. Suprafețe metalice ultraplate. Microscopia STM a fost aplicată cu succes la INCDTIM în caracterizarea 2D și 3D a suprafețelor metalice ultraplate fabricate prin tehnici de depunere în condiții de puritate ultraînaltă. Pentru filmele de aur depuse pe substrat de Si (1 1 1) au putut fi optimizați parametrii de fabricație prin caracterizarea topografică a suprafețelor nanostructurate ale filmelor odată cu variația temperaturii substratului în timpul depunerii. Mai mult, tehnica permite identificarea și caracterizarea modurilor de creștere ale filmelor de aur − creștere insulară sau strat cu strat − pe substrat. Nanoobiecte pe suprafețe semiconductoare. Microscopia STM este aplicată frecvent pentru examinarea nanoobiectelor crescute pe diferite suprafețe metalice și semiconductoare. Grupul nostru de cercetare are experiență în realizarea și caracterizarea proprietăților topografice ale nanoconurilor de Si depuse pe substrate de Si (1 1 1) reconstituit 7 × 7 prin depunere epitaxială cu jet molecular. În funcție de aplicația preconizată, morfologia nanoconurilor de Si fabricate poate fi reglată pentru detectarea optimă a semnalelor foarte slabe, în dezvoltarea senzorilor moleculari și biologici și a dispozitivelor de tip lab-on-a-chip. Substrate SERS pe bază de filme de aur structurate. Din imaginile AFM contact și noncontact ne sunt furnizate detalii morfologice ale structurii insulare a filmului de aur depus, a aceluiași substrat SERS realizat prin depunerea unui film de aur structurat, a cărui eficiență a fost dovedită prin măsurarea unui semnal Raman ridicat în prezența unei molecule de cristal violet. Eficiența este dată tocmai de tipul de structurare insulară a filmului de aur.

Benefits

√ Rezoluție deosebit de bună: : imaginea obținută poate avea rezoluție de aproximativ 1000 de ori mai bună decât cea caracteristică microscopiei optice, unde fenomenul de difracție a luminii limitează rezoluția la o valoare comparabilă cu lungimea de undă a radiației optice folosite √ Metodă de nanolitografiere: microscopia de scanare de tip AFM și STM poate fi folosită, pentru a crea mici structuri pe suprafața probei, fie prin indentarea suprafeței (AFM contact), respectiv prin topirea locală a acesteia (STM) √ Păstrează puritatea probei: microscopia de scanare în vid ultraînalt asigură protecția suprafeței studiate împotriva unor potențiali contaminanți care se află în atmosfera mediului ambiant √ Acces facil la echipamente auxiliare de fabricație: instalația de microscopie de scanare în vid ultraînalt este cuplată la o instalație de epitaxie  oleculară cu facilități de tratare a probei în jet de ioni de argon și cu facilități de acoperire a probei cu un strat subțire protector, dintr-un material potrivit ales

Fișa expertiză

Download pdf format

Costuri estimative

Prețul pentru măsurarea unei probe prin microscopie de scanare în vid ultraînalt pornește de la valoarea minimă de 500 de lei și depinde de caracteristicile specifice ale măsurătorii cerute.