Hoge Resolutie die de Thermische Microscopie (SThM) Aftasten met de XE-Reeksen AtoomMicroscoop van de Kracht van de Systemen van het Park

De Lijst van het Onderwerp

Achtergrond
Hoge Resolutie die de Thermische Microscopie (SThM) Aftasten met de XE-Reeksen AFM
XE-reeksen Nano Thermische Sonde
De Wijze van het Contrast van de Temperatuur (TCM)
De Wijze van het Contrast van het Geleidingsvermogen (CCM)
De Thermische Weergave van Nanoscaled door de XE-Reeksen

Achtergrond

De Systemen van het Park is de Atoom de technologieleider (AFM) van de Microscoop van de Kracht, die producten verstrekken die de vereisten van alle onderzoek en industriële nanoscaletoepassingen richten. Met een uniek scannerontwerp dat voor de Ware weergave van het niet-Contact in vloeistof en luchtmilieu's toestaat, zijn alle systemen volledig - compatibel systeem met een lange lijst van innovatieve en krachtige opties. Alle systemen zijn ontworpen gemakkelijk-van-gebruik, nauwkeurigheid en duurzaamheid in mening, en voorzien uw klanten van de uiteindelijke middelen voor meetiong alle huidige en toekomstige behoeften.

Opscheppend de langste geschiedenis in de industrie AFM, wordt de uitvoerige portefeuille van de Systemen van het Park van producten, software, de diensten en deskundigheid aangepast slechts door onze verplichting aan onze klanten.

Hoge Resolutie die de Thermische Microscopie (SThM) Aftasten met de XE-Reeksen AFM

Er is groeiende rente in de hitteverspreiding van nanostructured materialen geweest. De XE-Reeks die wijze de Thermische van de Microscopie (SThM werd) Aftasten ontwikkeld om thermische eigenschappen op het nanoscaleniveau te sonderen. Het XE-Reeksen gebruik van SThM nanofabricated thermische sondes om ongekende hoge ruimte en thermische resolutie en een gevoeligheid met een unieke regeling van de signaalopsporing te bereiken.

De techniek SThM van de XE-Reeksen brengt de thermische eigenschappen van de steekproefoppervlakte door a in kaart te gebruiken nanofabricated thermische sonde met een weerstand biedend element. De XE-Reeks SThM is beschikbaar in twee wijzen, de Thermische Microscopie van het Contrast (TCM) en de Microscopie van het Contrast van het Warmtegeleidingsvermogen (CCM). TCM staat de gebruiker toe om de temperatuurvariaties op een steekproefoppervlakte te meten. CCM staat de gebruiker toe om variaties van warmtegeleidingsvermogen op een steekproefoppervlakte te meten.

Figuur 1 toont het schematische diagram van het XE-Reeksen systeem van SThM. „V“ gaf weerstand biedend element gestalte wordt opgezet aan het eind van een cantilever. Terwijl de afstand tussen het sondeuiteinde en de steekproefoppervlakte door gebruikelijke Afm- regeling wordt gecontroleerd, vormt de thermische sonde één been van een brug Wheatstone (Figuur 1). Het is deze brug Wheatstone die de terugkoppeling, en in evenwicht brengt het brugvoltage aanpast om de temperatuur van de sonde te meten (TCM) of een constante sondetemperatuur (CCM) te handhaven.

Figuur 1. Schematisch diagram van het XE-Reeksen systeem van SThM.

Een topografisch beeld AFM kan van veranderingen in de de omvangafbuiging van de cantilever worden geproduceerd. Aldus, kan de topografische informatie van lokale variaties in de thermische eigenschappen van de steekproef worden gescheiden, en de twee soorten beelden kunnen gelijktijdig worden verzameld.

XE-reeksen Nano Thermische Sonde

Het belangrijkste deel van SThM is het uiteinde SThM, dat als weerstandsthermometer (of verwarmer op CCM wijze) tegelijk met een uiteinde AFM dient. Het thermische element van een cantilever antwoordt verschillend aan veranderingen in warmtegeleidingsvermogen, en veroorzaakt de cantilever om te doen afwijken. De Vorige ontwerpen SThM konden geen voldoende ruimte en thermische die resolutie, kritisch verstrekken door de meetkunde van een op draad-gebaseerde thermische sonde wordt beperkt, d.w.z. draad Wollastone. De XE-Reeks SThM gebruikt a nanofabricated thermische sonde waar een weerstand biedend element lithographically gevormd op het uiteinde AFM is.

Figuur 2 (a) en 2 (b) tonen de beelden van de aftasten (SEM)elektronenmicroscopie van een Wollaston draad thermische sonde en nanofabricated thermische die sonde in de XE-Reeksen SThM wordt gebruikt. De uiteindestraal van nanofabricated sonde is ongeveer 100 NM toelatend aftasten van het hoge resolutie het thermische beeld terwijl dat van een Wollaston draadsonde groter is dan honderden NM.

Figuur 2. De beelden van SEM van (a) een XE-Reeksen Nano Thermische Sonde en (b) een draad Wollaston.

In Figuur 3 en 4, wordt een vergelijking gemaakt tussen de XE-Reeksen Nano Thermische Sonde en een Wollastone draadsonde. De imaged steekproef is waterstof silsesquioxane (HSQ) posten met 1 diameter µm op een siliciumsubstraat. De gedetailleerde verschillen in topografisch en warmtegeleidingsvermogenresolutie worden duidelijk aangetoond met de XE-Reeksen Nano Thermische Sonde die superieure ruimte en thermische resolutie heeft. Gelieve te merken op dat dergelijke dramatische verhogingen in resolutie en gevoeligheid slechts door de voordelen van te combineren nanofabricated thermische die sonde en de SThM wijzegevoeligheid gerealiseerd worden door de XE-Reeksen wordt aangeboden.

Figuur 3. Het beeldvergelijking van de Topografie van posten HSQ van 1 die mmdiameter op een siliciumsubstraat die wordt gevormd (5 µm aftastengrootte) (a) XE-Reeksen Nano Thermische Sonde en (b) de draad van Wollastone gebruiken.

Figuur 4. De vergelijking van het warmtegeleidingsvermogenbeeld van posten HSQ van 1 die mmdiameter op een siliciumsubstraat die wordt gevormd (5 µm aftastengrootte) (a) Nano Thermische Sonde van XEseries en (b) de draad van Wollastone gebruiken.

De Wijze van het Contrast van de Temperatuur (TCM)

Op wijze TCM, wordt het weerstand biedende element van de XE-Reeksen Nano Thermische Sonde gebruikt als weerstandsthermometer. De temperatuur van de thermische sondeveranderingen als uiteinde tast de oppervlakte volgens de oppervlaktetemperatuur af. De Verandering van de draadtemperatuur leidt tot verandering van zijn weerstand. De temperatuur van een zeer klein gebied kan worden gemeten door een constante die stroom in werking te stellen, als „Stroom van de Sonde,“ door de sonde wordt bedoeld en de weerstand zoals aangetoond in Figuur 5 te meten.

Figuur 5. Schematisch diagram van de wijze TCM.

Eerst, wordt het uiteinde gezet in thermisch evenwicht met de steekproefoppervlakte en zo is zijn weerstand constant. Op dit ogenblik, wordt de veranderlijke weerstand in de brug aangepast zodat het potentiële verschil tussen punt 1 en 2 nul wordt. Dan, verandert de temperatuur van de sonde als sondeaftasten over de oppervlakte. De overeenkomstige verandering in sondeweerstand zal het voltagesaldo van de brug veranderen, die het voltageverschil tussen punten 1 en 2 veranderen. Dit wordt bedoeld als „fout SThM“. Deze fout SThM wordt gebruikt om het beeld SThM op wijze te produceren TCM.

De stroom door de sonde in TCM wordt overgegaan wordt geplaatst klein genoeg om te zijn dat geen self-heating van de sonde die voorkomt. (De verandering van de Weerstand toe te schrijven aan het zelf verwarmen zou fouten in temperatuurmeting. veroorzaken) Ook op wijze TCM, is de aftastensnelheid beperkt tegen de tijd dat het voor het uiteinde neemt om thermisch evenwicht met de steekproefoppervlakte te bereiken.

De Wijze van het Contrast van het Geleidingsvermogen (CCM)

Op de Wijze van het Contrast van het Geleidingsvermogen, (CCM) het weerstand biedende element van de XE-Reeksen wordt Nano Thermische Sonde gebruikt als weerstand biedende verwarmer. De Voldoende energie wordt toegepast op het sondeuiteinde om het bij een vastgestelde temperatuur via te houden terugkoppelt lijn. De energie wordt vereist om de vastgestelde temperatuur te handhaven vertegenwoordigt het lokale warmtegeleidingsvermogen dat. Het Schematische diagram van CCM wordt getoond in Figuur 6.

Figuur 6. Schematisch diagram van de CCM wijze.

Wanneer de verwarmde die sonde, bij een waarde veel hoger vooraf in wordt gesteld dan een steekproeftemperatuur, contact opneemt, warmtedebiet van de sonde aan de steekproef, die in het koelen van de sonde resulteren. Koppel betekenissen terug deze verschuiving, het brugvoltage, in evenwicht brengt en de weerstand van de sonde (of temperatuur) aan zijn vooraf ingestelde waarde herstelt. De ruwe gegevens van SThM van de XE-Reeksen vormen die een weerspiegeling voltage, V terugkoppelout , op de brug wordt toegepast. Nochtans, is het warmtegeleidingsvermogen van het specimen evenredig aan de hittestroom (~Vout2), wanneer het uiteinde in contact met een steekproef is. Een eenvoudige kaliberbepalingsmethode kan voor absolute warmtegeleidingsvermogenmeting worden uitgevoerd.

De hittestroom tussen uiteinde en specimen wordt in onderzoek gecontroleerd door de volgende drie factoren;

  • Warmtegeleidingsvermogen van de steekproef
  • Het gebied van het Contact van de sonde
  • Het verschil van de Temperatuur van de sonde en de steekproef

Voor de meeste steekproeven het contactgebied van de sonde-steekproef verandert zijn te verwaarlozen en, wegens zijn grote thermische massa, blijft de steekproef bij een constante temperatuur (het temperatuurverschil tussen het sondeuiteinde en de steekproef ook blijft constant aangezien de temperatuur van de sonde door terugkoppelt lijn wordt gecontroleerd). Dientengevolge, zullen de veranderingen in hittestroom slechts veroorzaakt worden door veranderingen in warmtegeleidingsvermogen van de steekproef.

Aangezien het warmtegeleidingsvermogen van de steekproef tijdens het aftasten varieert, neigt de temperatuur van de sonde om, echter, het Wheatstone bruggebruik te veranderen de fout SThM en lijn terug te koppelen om het voltage in evenwicht te brengen van toepassing was op het uiteinde om zijn temperatuurconstante, bij de vooraf ingestelde waarde te handhaven.

De Thermische Weergave van Nanoscaled door de XE-Reeksen

Figuur 7 toont het hoge resolutietopografie en warmtegeleidingsvermogenbeeld van een 4.3 mm- diameterHSQ post op een siliciumsubstraat door de XE-Reeksen SThM met Nano Thermische Sonde. Het Niet-homogeen Karakter in het warmtegeleidingsvermogen, wegens onzuiverheden in samenstelling HSQ, wordt waargenomen in tegenstelling tot een vlakke topografie. Dergelijke hoge thermische resolutie en gevoeligheid kunnen slechts door de XE-Reeksen SThM worden gerealiseerd.

Figuur 7. (a) de topografie van Hoge resolutieSThM en (b) warmtegeleidingsvermogenbeeld van een post HSQ met 4.3 mmdiameter op een siliciumsubstraat (5 µm aftastengrootte) door XEseries SThM met Nano Thermische Sonde.

In Figuur 8 zijn de hoge resolutietopografie en het warmtegeleidingsvermogen van kleinere posten HSQ met 0.2µm diameter op een siliciumsubstraat imaged, opnieuw, gebruikend de XE-Reeksen SThM met Nano Thermische Sonde. In het warmtegeleidingsvermogenbeeld, kan men de onzuiverheden ook waarnemen, wat niet duidelijk in topografie is.

Figuur 8. (a) de topografie van Hoge resolutieSThM en (b) warmtegeleidingsvermogenbeeld van posten HSQ met 0.2 mmdiameter op een siliciumsubstraat 5 µm aftastengrootte) door XEseries SThM met Nano Thermische Sonde.

Men toont klaarblijkelijk aan dat de XE-Reeks SThM een superieure ruimte en thermische resolutie heeft in vergelijking met vorige SThMs. Het biedt grote mogelijkheden in het nanoscaleonderzoek van thermische eigenschappen in divers nanostructured materialen.

Bron: Aftastend de Thermische Microscopie (SThM) - de Nota van de Toepassing door de Systemen van het Park

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve de Systemen van het Park

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

Last Update: 19. September 2013 11:27

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit