Высокое Разрешение Просматривая Термальную Микроскопию (SThM) с Микроскопом Усилия XE-Серий Атомным от Систем Парка

Список Темы

Предпосылка
Высокое Разрешение Просматривая Термальную Микроскопию (SThM) с XE-Сериями AFM
Зонд XE-серий Nano Термальный
Режим Контраста Температуры (TCM)
Режим Контраста Проводимости (CCM)
Термическое Изображение Nanoscaled XE-Сериями

Предпосылка

Системы Парка Атомный руководитель технологии (AFM) Микроскопа Усилия, обеспечивая продукты которые адресуют требования всех исследования и промышленных применений nanoscale. С уникально конструкцией блока развертки которая позволяет для Истинного Внеконтактного воображения в окружающих средах жидкости и воздуха, все системы полно - совместимы с длинномерным списком новаторских и мощных вариантов. Все системы конструированные легк--польза, точность и стойкость в разуме, и обеспечивают ваших клиентов с типичными ресурсами для meetiong все потребности настоящего момента и будущего.

Похваляющся самая длинняя история в индустрии AFM, портфолио Систем Парка всестороннее продуктов, ПО, обслуживания и экспертиза соответствуются только нашим принятием окончательного решения к нашим клиентам.

Высокое Разрешение Просматривая Термальную Микроскопию (SThM) с XE-Сериями AFM

Растущий интерес в рассеивании жары nanostructured материалов. XE-серия Просматривая Термальный режим Микроскопии (SThM) была начата для того чтобы зондировать термальные свойства на уровне nanoscale. Пользы SThM XE-серий nanofabricated термальные зонды для того чтобы достигнуть беспрецедентного высокого пространственных и термальных разрешения и чувствительности с уникально схемой обнаружения сигнала.

Метод SThM XE-серий отображает термальные свойства поверхности образца путем использование nanofabricated термального зонда с сопротивляющим элементом. XE-серия SThM доступна в 2 режимах, Термальной Микроскопии Контраста (TCM) и Микроскопии Контраста Термальной Проводимости (CCM). TCM позволяет пользователю измерить температурные колебания на поверхности образца. CCM позволяет пользователю измерить изменения термальной проводимости на поверхности образца.

На Диаграмму 1 показано схематическую диаграмму системы SThM XE-серий. «V» сформировал сопротивляющий элемент установлен в конце cantilever. Пока расстояние между подсказкой зонда и поверхностью образца проконтролировано обычной схемой AFM, термальный зонд формирует одну ногу моста Wheatstone (Диаграммы 1). Это этот мост Wheatstone который обратные связи, регулируют, и балансирует напряжение тока моста для того чтобы измерить температуру зонда (TCM) или поддержать постоянн температуру зонда (CCM).

Диаграмма 1. Схематическая диаграмма системы SThM XE-серий.

Топографическое изображение AFM можно произвести от изменений в отклонении амплитуды cantilever. Таким Образом, топографическую информацию можно отделить от локальных изменений в свойствах образца термальных, и 2 типа изображений можно собрать одновременно.

Зонд XE-серий Nano Термальный

Ключевая часть SThM подсказка SThM, которая служит как термометр сопротивления (или подогреватель в CCM режиме) в то же самое время как подсказка AFM. Термальный элемент cantilever отвечает по-разному к изменениям в термальной проводимости, и причиняет cantilever отклонить. Предыдущие конструкции SThM не смогли обеспечить достаточное пространственное и термальное разрешение, критически ограничиваемое геометрией провод-основанного термального зонда, т.е. провода Wollastone. XE-серия SThM использует nanofabricated термальный зонд где сопротивляющий элемент литографски сделан по образцу на подсказке AFM.

Выставки (b) Диаграммы 2 (a) и 2 просматривая изображения (SEM) электронной микроскопии зонда провода Wollaston термального и nanofabricated термального зонда используемых в XE-сериях SThM. Радиус подсказки nanofabricated зонда около 100 nm включающ развертку изображения высокого разрешения термальную пока то из зонда провода Wollaston большле чем нескольк 100 nm.

Диаграмма 2. Изображения SEM (a) Зонда XE-серий Nano Термального и (b) провода Wollaston.

В Диаграмме 3 и 4, сравнение сделано между Зондом XE-серий Nano Термальным и зондом провода Wollastone. Imaged образец столбы silsesquioxane (HSQ) водопода с 1 диаметром µm на субстрате кремния. Детальные разницы в разрешении топографической и термальной проводимости ясно продемонстрированы с Зондом XE-серий Nano Термальным который имеет главное пространственное и термальное разрешение. Пожалуйста заметьте что такие драматические повышения в разрешении и чувствительности осуществляны только путем совмещать преимущества nanofabricated термального зонда и чувствительности режима SThM предложенных XE-сериями.

Диаграмма 3. сравнение изображения Топографии столбов HSQ диаметра 1 mm сделанного по образцу на субстрате кремния (размере развертки 5 µm) используя провод Зонда и (b) Wollastone XE-серий (a) Nano Термальный.

Диаграмма 4. сравнение изображения Термальной проводимости столбов HSQ диаметра 1 mm сделанного по образцу на субстрате кремния (размере развертки 5 µm) используя (a) провод Зонда и (b) Wollastone XEseries Nano Термальный.

Режим Контраста Температуры (TCM)

В режиме TCM, сопротивляющий элемент Зонда XE-серий Nano Термального использован как термометр сопротивления. Температура термального зонда изменяет по мере того как подсказка просматривает поверхность согласно температуре поверхности. Изменение температуры провода водит к изменению своего сопротивления. Температура очень малой зоны может быть измерена путем работать постоянн течение, названное «Течение Зонда,» через зонд и измерять сопротивление как показано в Диаграмме 5.

Диаграмма 5. Схематическая диаграмма режима TCM.

Во-первых, подсказка положена в термальное уравновешение с поверхностью образца и таким образом свое сопротивление постоянн. В это время, отрегулирован реостат в мосте так, что потенциальная разница между пунктом 1 и 2 станет нул. После Этого, температура зонда изменяет по мере того как зонд просматривает над поверхностью. Соответствуя изменение в сопротивлении зонда изменит баланс напряжения тока моста, изменяя разницу в напряжения тока между пунктами 1 и 2. Это названо «ошибка SThM». Эта ошибка SThM использована для того чтобы произвести изображение SThM в режиме TCM.

Течение пропущенное через зонд в TCM установлено для того чтобы быть мало достаточно которое никакое собственн-топление зонда не происходит. (Изменение Сопротивления должное к топлению собственной личности причинило бы ошибки в измерении температуры.) Также в режиме TCM, скорость развертки лимитирована к этому времени она принимает для подсказки для достижения термального уравновешения с поверхностью образца.

Режим Контраста Проводимости (CCM)

В Режиме Контраста Проводимости, (CCM) сопротивляющий элемент Зонда XE-серий Nano Термального использован как сопротивляющий подогреватель. Достаточная энергия прикладной к подсказке зонда для того чтобы держать ее на температуре комплекта через цепь обратной связи. Энергия необходима, что поддержала температуру комплекта представляет местную термальную проводимость. Схематическая диаграмма CCM показана в Диаграмме 6.

Диаграмма 6. Схематическая диаграмма режима CCM.

Когда heated зонд, preset на значении очень более высоко чем температура образца, кашется, потоки тепла от зонда к образцу, приводящ к в охлаждать зонда. Обратная связь воспринимает этот перенос, балансирует напряжение тока моста, и восстанавливает сопротивление зонда (или температуру) к своему заданному значению. Первоначальные данные от SThM XE-серий отражают напряжение тока обратной связи, Vout , прикладной к мосту. Однако, термальная проводимость образца пропорциональна к потоку тепла (~Vout2), когда подсказка в контакте с образцом. Простой метод калибровки можно снабдить для абсолютного измерения термальной проводимости.

Поток тепла между подсказкой и образцом под исследованием проконтролирован следующими 3 факторами;

  • Термальная проводимость образца
  • Площадь контакта зонда
  • Разница в Температуры зонда и образца

Для большого части из образцов изменения площади контакта зонд-образца незначительны и, должно к своей большой термальной массе, образец остает на температуре постоянного (разница в температуры между подсказкой зонда и образцом также остается постоянн в виду того что температура зонда проконтролирована цепью обратной связи). В результате, изменения в потоке тепла будут составляли лишь причинено изменениями в термальной проводимости образца.

По Мере Того Как термальная проводимость образца меняет во время развертки, температура зонда клонит изменить, однако, мост Wheatstone использует ошибку и цепь обратной связи SThM для того чтобы сбалансировать напряжение тока прикладное к подсказке для поддержания своей константы температуры, на заданном значении.

Термическое Изображение Nanoscaled XE-Сериями

На Диаграмму 7 показано высокой изображение топографии разрешения и термальной проводимости 4,3 столба mm диаметра HSQ на субстрате кремния XE-сериями SThM с Nano Термальным Зондом. Inhomogeneity в термальной проводимости, должной к примесям в составе HSQ, наблюдается в отличие от плоской топографии. Такие высокие термальные разрешение и чувствительность могут составляли лишь осуществляно XE-сериями SThM.

Диаграмма 7. (a) Высокая топография SThM разрешения и (b) изображение термальной проводимости столба HSQ с диаметром 4,3 mm на субстрате кремния (размере развертки 5 µm) XEseries SThM с Nano Термальным Зондом.

В Диаграмме 8 высокая топография разрешения и термальная проводимость более малых столбов HSQ с диаметром 0.2µm на субстрате кремния imaged, снова, используя XE-серии SThM с Nano Термальным Зондом. В изображении термальной проводимости, одно может также наблюдать примесями, которое не ясно в топографии.

Диаграмма 8. (a) Высокая топография SThM разрешения и (b) изображение термальной проводимости столбов HSQ с диаметром 0,2 mm на размере развертки µm субстрата кремния 5) XEseries SThM с Nano Термальным Зондом.

Очевидно продемонстрировано что XE-серия SThM имеет главное пространственное и термальное разрешение сравненное к предыдущему SThMs. Оно открытые поднимающие вверх большие возможности в исследовании nanoscale термальных свойств в различных nanostructured материалах.

Источник: Просматривая Термальная Микроскопия (SThM) - Примечание по Применению Системами Парка

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Системы Парка

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

Last Update: 19. September 2013 11:33

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit