Microscopie Thermique de Lecture De haute résolution (SThM) avec le Microscope Atomique de Force de XE-Suite des Systèmes de Parc

Liste de Sujet

Mouvement Propre
Microscopie Thermique de Lecture De haute résolution (SThM) avec la XE-Suite AFM
Sonde Thermique Nanoe de XE-suite
Mode de Contraste de la Température (TCM)
Mode de Contraste de Conductivité (CCM)
Formation D'images Thermiques De Nanoscaled par la XE-Suite

Mouvement Propre

Les Systèmes de Parc est l'amorce Atomique de technologie (AFM) de Microscope de Force, fournissant les produits qui adressent les conditions de toutes les applications de nanoscale de recherches et d'industriel. Avec un seul design de balayeur qui tient compte de la Véritable représentation De non contact dans le liquide et les environnements aériens, tous les systèmes sont entièrement compatibles avec une liste prolongée de novateur et de puissantes options. Tous Les systèmes sont facile-de-utilisation, exactitude et résistance conçues à l'esprit, et fournissent à vos abonnées les moyens éventuels pour le meetiong tous les besoins présents et futurs.

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Microscopie Thermique de Lecture De haute résolution (SThM) avec la XE-Suite AFM

Là avait élevé l'intérêt pour la dispersion de la chaleur des matériaux nanostructured. La XE-suite Balayant le mode Thermique de Microscopie (SThM) a été développée pour sonder les propriétés thermiques au niveau de nanoscale. Les utilisations de SThM de XE-suite nanofabricated les sondes thermiques pour réaliser la définition élevée sans précédent et la sensibilité spatiales et thermiques avec un seul plan de dépistage de signe.

La technique de SThM de la XE-suite trace les propriétés thermiques de la surface témoin à l'aide d'une sonde thermique nanofabricated avec un élément résistif. La XE-suite SThM est disponible dans deux modes, Microscopie Thermique de Contraste (TCM) et Microscopie de Contraste de Conduction Thermique (CCM). TCM permet à l'utilisateur de mesurer les variations de la température sur une surface témoin. CCM permet à l'utilisateur de mesurer des variations de la conduction thermique sur une surface témoin.

Le Schéma 1 affiche le schéma de principe du système de SThM de XE-suite. Un « V » a formé l'élément résistif est monté à l'extrémité d'un encorbellement. Tandis Que la distance entre l'extrémité de sonde et la surface témoin est réglée par plan habituel d'AFM, la sonde thermique forme un pied d'une passerelle de Wheatstone (le Schéma 1). C'est cette passerelle de Wheatstone que les contrôles par retour de l'information, règle, et équilibre la tension de passerelle afin de mesurer la température de la sonde (TCM) ou mettre à jour une température constante de sonde (CCM).

Le Schéma 1. schéma de principe Du système de SThM de XE-suite.

Une image topographique d'AFM peut être produite des changements du fléchissement de l'amplitude de l'encorbellement. Ainsi, l'information topographique peut être séparée des variations locales des propriétés thermiques de témoin, et les deux types d'images peuvent être rassemblés simultanément.

Sonde Thermique Nanoe de XE-suite

La partie fondamentale du SThM est l'extrémité de SThM, qui sert de thermomètre à résistance (ou de chaufferette en CCM mode) en même temps qu'une extrémité d'AFM. L'élément thermique d'un encorbellement répond différemment aux changements de la conduction thermique, et fait guider l'encorbellement. Les designs Précédents de SThM n'ont pas pu fournir la définition spatiale et thermique suffisante, en critique limitée par la géométrie d'une sonde thermique fil-basée, c.-à-d. fil de Wollastone. La XE-suite SThM utilise une sonde thermique nanofabricated où un élément résistif est lithographique modelé sur l'extrémité d'AFM.

Expositions du Schéma 2 (a) et 2 (b) balayant des images (SEM) de microscopie électronique d'une sonde thermique de fil de Wollaston et de la sonde thermique nanofabricated utilisées dans la XE-suite SThM. Le radius d'extrémité de la sonde nanofabricated est environ 100 nanomètre activant l'échographie thermique de haute résolution d'image tandis que ce d'une sonde de fil de Wollaston est plus grand que plusieurs centaines nanomètre.

Le Schéma 2. Les images de SEM (a) d'une Sonde Thermique Nanoe de XE-suite et (b) d'un Wollaston câblent.

Sur le Schéma 3 et 4, une comparaison est effectuée entre la Sonde Thermique Nanoe de XE-suite et une sonde de fil de Wollastone. L'échantillon imagé est des poteaus de silsesquioxane (HSQ) d'hydrogène avec 1 diamètre de µm sur un substrat de silicium. Les différences détaillées dans la définition topographique et de conduction thermique sont de manière dégagée expliquées avec la Sonde Thermique Nanoe de XE-suite qui a la définition spatiale et thermique supérieure. Veuillez noter que de telles améliorations excessives dans la définition et la sensibilité sont réalisées seulement en combinant les avantages de la sonde thermique nanofabricated et de la sensibilité de mode de SThM offertes par la XE-suite.

Le Schéma 3. comparaison d'image de Topographie des poteaus de HSQ du diamètre de 1 millimètre modelé sur un substrat de silicium (taille d'échographie de 5 µm) utilisant (a) la Sonde Thermique Nanoe de XE-suite et (b) le fil de Wollastone.

Le Schéma 4. comparaison d'image de Conduction thermique des poteaus de HSQ du diamètre de 1 millimètre modelé sur un substrat de silicium (taille d'échographie de 5 µm) utilisant (a) la Sonde Thermique Nanoe de XEseries et (b) le fil de Wollastone.

Mode de Contraste de la Température (TCM)

En mode de TCM, l'élément résistif de la Sonde Thermique Nanoe de XE-suite est utilisé comme thermomètre à résistance. La température de la sonde thermique change comme échographies d'extrémité la surface selon la température de surface. La Variation température fil mène à la modification de sa résistance. La température d'une région très petite peut être mesurée en faisant fonctionner un courant constant, visé comme le « Courant de Sonde, » la sonde et en mesurant la résistance suivant les indications du Schéma 5.

Le Schéma 5. schéma de principe Du mode de TCM.

D'abord, l'extrémité est mise dans l'équilibre thermique avec la surface témoin et sa résistance est ainsi constante. À Ce Moment, la résistance variable dans la passerelle est réglée de sorte que la différence potentielle entre la remarque 1 et 2 devienne zéro. Puis, la température de la sonde change comme échographies de sonde au-dessus de la surface. Le changement correspondant de la résistance de sonde modifiera le reste de tension de la passerelle, changeant la différence de tension entre les remarques 1 et 2. Ceci désigné sous le nom de la « erreur de SThM ». Cette erreur de SThM est employée pour produire de l'image de SThM en mode de TCM.

Le courant réussi par la sonde dans TCM est réglé pour être assez petit que pas auto-chauffant de la sonde se produit. (La modification de Résistance due au chauffage d'individu entraînerait des erreurs dans la mesure de température.) Également en mode de TCM, la vitesse de lecture est limitée avant qu'elle prenne pour que l'extrémité atteignent l'équilibre thermique avec la surface témoin.

Mode de Contraste de Conductivité (CCM)

En Mode de Contraste de Conductivité, (CCM) l'élément résistif de la Sonde Thermique Nanoe de XE-suite est utilisé comme chaufferette résistive. De l'énergie Suffisante est appliquée à l'extrémité de sonde pour la maintenir à une température de positionnement par l'intermédiaire d'une boucle de contre-réaction. L'énergie exigée pour mettre à jour la température de positionnement représente la conduction thermique locale. Le schéma de principe du CCM est affiché sur le Schéma 6.

Le Schéma 6. schéma de principe Du mode CCM.

Quand la sonde passionnée, préréglage à une valeur beaucoup plus élevée qu'une température d'échantillon, établit le contact, des débits calorifiques de la sonde à l'échantillon, ayant pour résultat le refroidissement de la sonde. Le contrôle par retour de l'information sent ce décalage, équilibre la tension de passerelle, et restaure la résistance de la sonde (ou la température) à sa valeur de préréglage. Les données brutes du SThM de la XE-suite réfléchissent la tension de contrôle par retour de l'information, Vout , appliqué à la passerelle. Cependant, la conduction thermique du spécimen est proportionnelle à l'écoulement de la chaleur (~V)out2, quand l'extrémité est en contact avec un échantillon. Une méthode simple d'étalonnage peut être appliquée pour la mesure absolue de conduction thermique.

L'écoulement de la chaleur entre l'extrémité et le spécimen à l'étude est réglé par les trois facteurs suivants ;

  • Conduction thermique de l'échantillon
  • Région de Contact de la sonde
  • Différence de la Température de la sonde et de l'échantillon

Pour la plupart des échantillons les modifications de zone de contact du sonde-échantillon sont négligeables et, en raison de sa grande masse thermique, l'échantillon reste à une température constante (la différence de la température entre l'extrémité de sonde et l'échantillon reste également constante puisque la température de la sonde est réglée par la boucle de contre-réaction). En conséquence, les changements de l'écoulement de la chaleur seront seulement provoqués par des changements de la conduction thermique de l'échantillon.

Pendant Que la conduction thermique de l'échantillon varie pendant l'échographie, la température de la sonde tend à changer, cependant, la passerelle de Wheatstone emploie l'erreur de SThM et la boucle de contre-réaction pour équilibrer la tension appliquée à l'extrémité afin de mettre à jour sa constante de la température, à la valeur de préréglage.

Formation D'images Thermiques De Nanoscaled par la XE-Suite

Le Schéma 7 affiche l'image de haute résolution de topographie et de conduction thermique 4,3 d'un poteau de millimètre de diamètre HSQ sur un substrat de silicium par la XE-suite SThM avec la Sonde Thermique Nanoe. On observe l'Inhomogénéité dans la conduction thermique, due aux impuretés en composition en HSQ, contrairement à une topographie plate. Une Telle définition et sensibilité thermiques élevées peuvent être seulement réalisées par la XE-suite SThM.

Le Schéma 7. (a) topographie De haute résolution de SThM et (b) image de conduction thermique d'un poteau de HSQ avec le diamètre de 4,3 millimètres sur un substrat de silicium (taille d'échographie de 5 µm) par le XEseries SThM avec la Sonde Thermique Nanoe.

Sur le Schéma 8 la topographie et la conduction thermique de haute résolution de plus petits poteaus de HSQ avec le diamètre de 0.2µm sur un substrat de silicium sont imagées, de nouveau, utilisant la XE-suite SThM avec la Sonde Thermique Nanoe. Dans l'image de conduction thermique, une peut également observer les impuretés, qui n'est pas apparente en topographie.

Le Schéma 8. (a) topographie De haute résolution de SThM et (b) image de conduction thermique des poteaus de HSQ avec le diamètre de 0,2 millimètres sur une taille d'échographie de µm du substrat de silicium 5) par le XEseries SThM avec la Sonde Thermique Nanoe.

On l'explique évidemment que la XE-suite SThM a une définition spatiale et thermique supérieure comparée à SThMs précédent. Il ouvrent des possibilités grandes dans l'enquête de nanoscale sur les propriétés thermiques dans matériaux nanostructured variés.

Source : Microscopie Thermique de Lecture (SThM) - Note d'Application par des Systèmes de Parc

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît les Systèmes de Parc

Date Added: Apr 17, 2008 | Updated: Sep 19, 2013

Last Update: 19. September 2013 11:28

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