XE シリーズ公園システムによる原子力の顕微鏡を使用して酸化亜鉛の Nanorod の (AFM)サンプルの性格描写

カバーされるトピック

公園システムについて
概要の考察
XE シリーズシステム概要
ZnO Nanorod のサンプルの概要の調査
結論

公園システムについて

公園システムはすべての研究および産業 (AFM) nanoscale のアプリケーションの条件を処理する製品を提供している原子力の顕微鏡の技術のリーダーです。 液体および空気環境の本当の無接触イメージ投射を可能にする一義的なスキャンナーデザインによって、すべてのシステムは革新的で、強力なオプションの長いリストによって完全に対応します。 すべてのシステムは心の設計されていた容易の使用、正確さおよび耐久性で、最終的なリソースを meetiong に顧客にすべての現在と未来の必要性与えます。

AFM 工業の長い歴史を、公園システムの製品の広範囲のポートフォリオ自慢して、ソフトウェア、サービスおよび専門知識は私達の顧客に私達の責任によってだけ一致します。

概要の考察

酸化亜鉛 (ZnO) - 安定したウルツ鉱構造が付いている広い bandgap (3.4 eV) II-VI の化合物半導体 (a = 0.325 nm、 c = 0.521 nm) - 電子、光電子工学、および magnetoelectronic 装置アプリケーションのための提供の途方もない潜在性。 今まで、それは一義的な特性のための集中的な研究活動および透過電子工学、紫外線のエミッター、圧電気装置、化学センサーおよび回転の電子工学の多目的なアプリケーションを引き付けました。 装置小型化の驚くべき物理的性質そして刺激に基づいて、大きい努力は ZnO の nanomaterials の統合、性格描写および装置アプリケーションに焦点を合わせました。 したがって、 ZnO のいろいろ nanostructures は、 nanowires のような、 nanotubes、化学気相堆積、熱蒸発、電着、等を含むいろいろな方法によって nanorings、および nanotetrapods 正常に、育ちました。 これらの構造は電気輸送、紫外線、および ferromangnetic 添加の調査感じる放出、ガスに服従し、大発展は達成されました。

図 1. 六角形に ZnO の育てられた nanorod。

ZnO の nanostructures のアプリケーション見通しは位置、アラインメントおよび記録密度を制御する機能に主として頼ります。 縦に一直線に並べられた nanowires/nanorods に電子フィールドエミッター、縦のトランジスターおよび発光ダイオード (LEDs) のための有望なアプリケーションがありましたり、従って巨大な関心を引き付けました。 ZnO の nanostructures の縦のアラインメントが電界によって ZnO と利用される基板の間の格子一致によってアラインメント実現される、ほとんどのケースのために助けることができるが。 複数のタイプのエピタキシアル基板はサファイア、 GaN、 ZnO のフィルムによって塗られる基板、 SiC および Si を含んで、利用されました。 サファイアは ZnO のずっと nanowires の縦成長のためのエピタクシーの基板として広く利用されているが、 ZnO に同じような結晶構造および格子定数があるので GaN がよりよい候補者であることができること見ることができます。 GaN の epilayers で育った Nanowires はサファイアで作り出されたそれらよりよい縦のアラインメントを示しました。 サファイアの代りの基板材料として GaN を用いる追加利点 (および/または ZnO ベース GaN に大いによりよく電気特性があるおよびそれです添加物と添加されて大いに容易 p タイプ材料を達成するために休みますという事実で)。

個々の nanostructues の機械、 piezoelectrical、光学の、および磁気特性の直接測定は第一次製品に使用する従来の測定方法が適用しないので幾分挑戦的です。 通常、透過型電子顕微鏡 (TEM)およびスキャンの電子顕微鏡検査は (SEM) nanorods/nanowires の実寸そしてオリエンテーションを観察し、測定するために用いられました。 ただし、これらの従来の方法は主要な限定を表わします。 これらの中で空間分解能、サンプル準備の技術、データを等集めるために使われる時間はあります。 さらに、サイズおよびオリエンテーションの情報のほかに他の物理的性質の特性は TEM および SEM 方法両方によって調査されないかもしれません。 一方では、原子力の顕微鏡は (AFM)機械特性 (サイズ、オリエンテーション、伸縮性がある特性、等) また ZnO の nano 構造の電気および磁気特性を調査するただに簡単で、効率的で、非破壊的な代わりを提供します。

従来の AFM のツールは XYZ の圧電気の管のスキャンナーに頼るスキャンのメカニズムのコアと設計されていました。 したがって、混線および非直線性はこのデザインで本来構築されました。 XE シリーズは公園システムによって結合解除し、 X-Y および Z スキャンナーを次世代 AFM デザインとして導入された開発されたシステムをスキャンします。 その結果、本当の無接触モードは可能になりました。

XE シリーズシステム概要

XE スキャンシステムは XE シリーズ AFMs に競争力を与える中心機能です。 公園システムの革新的なスキャンナーデザインは X-Y スキャンナーから Z スキャンナーを分けま、例外的な Z サーボパフォーマンス、直交性およびスキャン正確さを可能にします。

XE のスキャンの技術、 XE シリーズ AFMs に基づく図 2. は顕著な安定性および適用の可能性をさまざまな SPM のモードに与えます。

AFM の先端の縦の動きを制御し、表面の形態情報の取得に基本的である Z スキャンナーは X および Y の水平の方向のサンプルを移動する X-Y スキャンナーから完全に結合解除されます。 構造から、 XE シリーズ AFMs は基本的な観点から背景の湾曲を取除き、効果的に慣習的な圧電気の管によって基づく AFM システムに本質的である混線および非直線性問題を除去します。

Z スキャンナーは慣習的な圧電気の管のスキャンナーより高い共振周波数があるように設計されています。 従って、スタックされた圧電気のアクチュエーターは高いプッシュプル力が付いている Z スキャンナーのために適切に前もって積まれたとき使用されます。 XE スキャンシステムの Z サーボ応答が非常に正確であるので、プローブは表面へクラッシュするか、またはスタックしないで正確にサンプルの急な湾曲に続くことができます。

XE スキャンシステムでは、 X-Y スキャンナーはボディ X および Y の方向だけのサンプルをスキャンするのに使用されている導かれたたわみのスキャンナーです。 X-Y スキャンナーのたわみのヒンジの構造は最小のの平面の動きを用いる非常に直角第 2 動きを保証します。 XE スキャンシステムの第 2 たわみの段階に同じ上の慣習的な AFMs の piezo electrictube のスキャンナーによって固有の 80 nm とスキャン範囲を比較される 50 µm のスキャン範囲のためのの平面の動きの 1-2 だけが nm あります。

対称のたわみのスキャンナーデザインはまた上演するために普通圧電気の管のタイプスキャンナーによって取り扱うことができるよりサンプルに大いにより大きいサンプルを置くこと可能に作ります。 なお、対称は X-Y スキャンナーの原動力がサンプルホールダーやロードされたサンプルによって歪まないようにサンプルがロードされる時でさえスキャンナーをバランスをとっておくことを可能になります。 たわみのスキャンナーは X-Y 方向だけで移動するので、大いに高速 (~ 10 の Hz の 50 の Hz) でよりである標準 AFM と可能スキャンすることができます。

XE シリーズは傾向設定 AFM パフォーマンスをもたらすが、また電子工学に最新式の改善を持って来ます構造設計の革新しか達成しません。 XE の制御電子回路は精密ソフトウェアが付いている高度のデジタル回路部品を高速に高容量のデータ処理権限を与えるスキャンナーを可能にするように効率的、正確速い制御提供するために組み込み、設計されている、 AFM のコア単位、 10 の Hz のスキャン速度を越える安定した画像の獲得を促進するため、ハードウェア。

高速測定の能力のほかに、 XE の電子工学は高められた地勢細部のまさにポイントに各々の追加特性をマップするために不可欠であるクローズド・ループスキャンシステムによって AFM システムの動きを正確に制御します。 AFM システムは多重モードのデータを得ることができるのにシステムが測定の厳密な位置を表示しなければ、ソフトウェア訂正 (か口径測定が) 厳密な位置のデータをマップすることを必要とします。 リマップするソフトウェアによる訂正は通常イメージ投射領域が比較的小さいが、クローズド・ループスキャンはゆがみなしであらゆるイメージ投射領域で適当ですときよく働きます。

ZnO Nanorod のサンプルの概要の調査

本当の無接触 AFM の表面の地形の画像は 5 µm 図 3 (a) および (b) 3 でに X GaN そっくりの基板で育つ ZnO の nanorod のサンプルの 5 つの µm のスケール示されています。 GaN の成長のために、サファイアは選択の基板でした。 これらの ZnO の nanorod の標本は 60 °C. の温度に保持された亜鉛硝酸塩および hexamethyltetramine の解決に GaN のテンプレートを置くことによって育ちました。 縦そして水平に方向づけられた nanorods は観察されます。 図 3 (b) は上の画像の眺めおよびライン両方プロフィールの分析の結果を示すが、図 3 (a) はスキャン領域の三次元 (3D) 概観を表示します。 図 3 (b) のデータに基づいて、縦に方向づけられた標本のための典型的な高さは 1.2 µm まで 1.1 µm から直径が付いている 2.0 の µm の範囲に 0.3 nm から 0.6 nm の範囲に、が水平のケースのために、長さありますあります。

図 3 (a)

 

図 3 (b)

GaN のテンプレート (a) 3D 眺めの育つ ZnO の nanorod のサンプルの 5 µm の × 5 の µm のスケールの図 3. 表面の形態および (b) 回線分析情報との平面図。 画像は 256 x 256 のピクセル解像度の 0.15 Hz の高いアスペクトレシオの先端のプローブを使用して得られました。

図 4 (a) および (b) 4 は図 3 (a) および (SEM) (b) 3 に示すように同じ標本の電子顕微鏡検査の画像をスキャンしています。 画像の拡大は図 4 (a) のための 15,000× および図 4 (b) のための 30,000×、それぞれです。 よりよいイメージ投射のために、 45 度のサンプル傾き角度は用いられました。 AFM イメージ投射例に類似した、水平そして縦に ZnO の方向づけられた nanorods は 0.30 nm から 0.50 nm の高さ (縦のオリエンテーション)、 1-2 の次元と µm 長さ (水平のオリエンテーション)、および 1 つまでの µm の直径 (水平のオリエンテーション) 観察されます。 SEM イメージ投射が 45 度のサンプル傾き角度で行われるという事実を考えると、 SEM の評価に基づく nanorod の大きさは直接 AFM の調査によって観察され、図 3 (a) および (b) 3 で示されている実寸へ非常に近いマッチです。

図 4 (a)

 

図 4 (b)

図 4. スキャンの ZnO の (SEM) nanorod の電子顕微鏡検査の画像は図 3 で示されていて見本抽出します (鐘の実験室の礼儀、 Lucent Technologies)。 画像の拡大は図 (a) および図 (b) の 30,000x のための 15,000x、それぞれです。 45 度のサンプル傾きは用いられました。

結論

1 次元 (1D) 半導体の nanostructures は、棒のような、ワイヤー、ベルトおよび管一義的な特性および可能性による電子、光通信の、および人生の科学アプリケーションのためにブロックとしてそれらを利用するために多くの注意を近年引き付けてしまいました。 ZnO は大きい励起子の結合エネルギーの直接bandgap 半導体で、生物安全、 biocompatible 紫外放出および圧電気の近くで表わします。 集中的な研究は ZnO の 1 次元 nanostructures を製造することにそしてサイズ関連の光学、電気の、そして磁気特性に形態を関連させることで集中しました。 1D nanostructures の間で、 ZnO nanorods/nanowires は容易な形成および装置アプリケーションのために広く調査されました。 AFM は直接、非破壊的、および ZnO の nanostructures の厳密な機械特性の測定をしか可能にしないが、提供しましたりまた物理的性質の調査を高めることに高度のスキャンのプローブのモードの利用によって平均を提供します性格描写方法を作動させること容易。 公園システムによって製造されたそして配られる XE シリーズ AFM 器械は標準 (すなわち、機械) および進められた (すなわち、電気、磁気) オプションの点では両方最新式の機能が装備されています。 XE シリーズの最も新しい建築設計は X-Y の結合解除での構成に用具を使い、本当の無接触スキャンの Z スキャンナーそして達成は、広いスキャンパラメータ範囲およびアプリケーション柔軟性のこれらの器械を可能にします。

ソース: 公園システム

このソースのより多くの情報のために公園システムを訪問して下さい。

Date Added: Feb 15, 2010 | Updated: Sep 19, 2013

Last Update: 19. September 2013 12:51

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