Elektrostatisk kraft mikroskopi (EFM) - Kartläggning elektriska egenskaperna hos prover med XE-serien atomkraftsmikroskop från Park Systems

Ämnen som tas upp

Om Park Systems
Avbildning av elektrostatisk kraft
Principen om EFM
Standard EFM

Om Park Systems

Park Systems är atomkraftsmikroskop (AFM) tekniskt ledande, vilket ger produkter som tillgodoser kraven på all forskning och industriella nanoskala applikationer. Med en unik skanner design som gör det möjligt för den sanna icke-Kontakt avbildning i flytande och luft miljöer, alla system är fullt kompatibla med en lång lista av innovativa och kraftfulla alternativ. Alla system är utformade med enkel användning, noggrannhet och hållbarhet i åtanke, och ge dina kunder med den ultimata resurser för meetiong alla nuvarande och framtida behov.

Stoltserar med den längsta historien i AFM branschen, Park Systems är omfattande portfölj av produkter, mjukvara, tjänster och expertis matchas endast av vårt engagemang för våra kunder.

Avbildning av elektrostatisk kraft

Elektrostatisk kraft mikroskopi (EFM) av XE-serien kartor elektriska egenskaper på ett urval yta genom att mäta den elektrostatiska kraften mellan ytan och en partisk AFM fribärande. EFM lägger en spänning mellan spetsen och provet medan fribärande svävar ovanför ytan, inte röra vid den. Den cantilever avleder när den skannar över statisk laddning, som visas i figur 1.

Figur 1. EFM kartor laddade lokalt domäner på provets yta.

EFM bilder innehåller information om elektriska egenskaper, såsom ytans potentiella och ladda distribution av ett prov yta. EFM kartor laddade lokalt domäner på provets yta, liknande hur MFM tomter magnetiska domäner provets yta. Omfattningen av deformationen, proportionell mot avgift densitet, kan mätas med standard balk-studs-system. Således kan EFM användas för att studera variationen i rummet av ytladdning transportör. Till exempel kan EFM kartlägga elektrostatiska fält av en elektronisk krets som enheten slås på och av. Denna teknik är känd som "spänning sondering" och är ett värdefullt verktyg för att testa live-mikroprocessor chips på en sub-micron skala.

Fyra olika EFM lägen, kännetecknas av den metod som ytan elektriska information inhämtas, tillhandahålls av XE-serien AFM . Dessa är Standard EFM, Park Systems har egen patenterade Dynamic-kontakt (DC-EFM) EFM, piezoelektriska kraft mikroskopi (PFM) och Scanning Kelvin probe-mikroskop (SKPM).

Principen om EFM

De flesta av de materialegenskaper undersöktes av AFM förvärvas av bearbetning av omläggning signal cantilever som visas i figur 2, som används på EFM mätningar också.

För EFM skulle provets yta egenskaperna elektriska egenskaper och samspelet kraft kommer att vara den elektrostatiska kraften mellan de vinklade spetsen och provet.

Figur 2. Schematisk bild av ytan egendom mätning av avancerade XE lägen.

Men utöver de elektrostatiska kraft, van der Waals-krafterna mellan spetsen och provet yta är alltid närvarande. Omfattningen av dessa van der Waals-krafterna ändras beroende på spets-prov avstånd, och är därför används för att mäta yttopografi.

Därför innehåller den erhållna signalen både information om ytans topografi (kallas "Topo signal") och information av ytans elektriska egendom (kallat EFM signal ") som genereras av van der Waals-och elektrostatiska krafter, respektive. Nyckeln till framgångsrik EFM avbildning ligger i separation av EFM signalen från hela signalen. EFM lägen kan klassificeras enligt den metod som används för att separera EFM signalen.

Standard EFM

Standarden EFM av XE-serien är baserad på två fakta. Ett faktum är att van der Waals krafter och elektrostatiska krafter har olika dominerande regimer. van der Waals-krafterna är proportionell mot 1 / r ^6, medan elektrostatiska krafter är proportionell mot 1 / r ^2. Så när toppen är nära till provet, van der Waals-krafterna är dominerande. De van der Waals-krafterna minska snabbt och elektrostatiska krafter bli dominerande, eftersom spetsen flyttas bort från provet. Det andra faktum är att topografin linjen förvärvas genom att hålla spets-prov avståndet konstant, vilket motsvarar raden av ständig van der Waals-kraft. I Force Range tekniken, är den första genomsökningen utförs genom att skanna spetsen i den region där van der Waals-kraft är dominerande för topografi bild. Då är toppen-prov avstånd varieras för att placera spetsen i den region där den elektrostatiska kraften är dominant och scannas för EFM bilden som visas i figur 3 (a).

Figur 3. Schemat av (a) Force Range teknik och (b) två pass teknik.

I de två Pass tekniken, är den första genomsökningen utförs för att få topografi genom att skanna spetsen nära ytan som det sker i NC-AFM , i den region där de van der Waals-krafterna är dominerande. I den andra sökningen, lyfter systemet spetsen och ökar spets-prov avstånd för att placera spetsen i den region där elektrostatiska krafter dominerar. Tipset är då partisk och skannade utan återkoppling, parallellt med topografi linje från den första sökningen som visas i Figur 3 (b), därför hålla konstant spets-prov avstånd.

Eftersom topografin linjen är den linje konstant van der Waals-kraft, van der Waals-krafter till spetsen under andra sökningen är konstanta. Således kommer den enda källan till den signal ändringen ändringen av elektrostatisk kraft. Så, från den andra sökningen, kan en topografi gratis EFM signalen erhållas.

Figur 4. Standard urval består av två micro kam formade elektroder med sina tänder som ligger mellan den andres (a). Topografi bild (b) visar att angränsande tänder är i samma höjd men EFM fas bild (c) visar att angränsande tänder samma höjd skiljer sig i ytan potential.

Källa: Park Systems

För mer information om denna källa besök Park Systems