PeakForce тунца и других режимов АСМ для измерения электрических свойств

По AZoNano Редакторы

Оглавление

Введение

Как правило, нанометровые электрических характеристик производится с помощью АСМ основе измерения проводимости. Проводящий АСМ (CAFM) для высокого тока диапазоны и туннелирование АСМ (тунец) для нижнего диапазона тока являются две категории АСМ. CAFM это широко используемый метод, в то время TUNA представляет зондирования модуля, а также измерительной техники для всех текущих уровнях. Возможности TUNA определяются ключевые элементы, а именно, датчик тока, проводящего АСМ-зондом и базой режиме АСМ.

Bruker пришел с улучшенной TUNA модуль путем Максимальное усилие нажатии режим, который значительно улучшает все три ключевых элемента. Максимальное усилие нажатия режим дает эксклюзивное зонд-образец управляющей силы (для мягких тонких образцов), количественные нано-механических свойств материала отображение, коррелировала наноразмерных электрических характеристик собственности и ScanAsyst упростить алгоритмы оптимизации изображения.

Различные режимы TUNA

Контакт TUNA

В этом режиме используется проводящего зонда и датчиков тока модуль для его функционирования. Обычные применения этого метода относятся локализации и визуализации электрических дефектов в хранилище данных и полупроводниковых приборов, характеристики пьезоэлектрических и сегнетоэлектрических материалов, а также проводящих полимеров. Контакт режим не может быть использована для топографических обратной связи, как в образцах проводящих полимеров и слабо связанной, как образцы нанопроводов, которые должны низких сил изображения в вертикальном или боковом направлениях.

Нажатие Режим TUNA

В этом режиме консоли АСМ колебались на основной изгиб режиме резонанса, тем самым ограничения боковых сил во время съемки, как в контактном режиме устраняются. Вертикальной силы взаимодействия при визуализации мягких и деликатных образцов снижена из-за высокой механической добротности кантилевера. Кроме того, поскольку наконечник контакт как минимум, износ наконечник отсутствует.

Крутильных TUNA Резонансные

В крутильных TUNA Резонансная или TR тунец , АСМ консолей колеблющихся в торсионные моды создавать изображения, которые помогают изучать широкий спектр поверхности наконечника взаимодействия мягких тонких образцов. Консольные колеблющегося на первый торсионной моды резонанс производит боковые силы, которые изменяют крутильных резонансная частота, амплитуда и / или фазы колебаний кантилевера. Контакта зонд-образец изменяется с каждым колебания, поэтому могут возникнуть отклонения в измерениях. Кроме того, ограничение амплитуды до уровня менее несколько ангстрем уменьшается стабильность работы.

Принципы PeakForce TUNA

PeakForce TUNA основана на максимальную силу Нажатие метод и способные принимать максимальную силу количественных наномеханические измерений (QNM) . На рисунке 1 показана настройка Пик техника TUNA сил.

Рисунок 1: Иллюстрация PeakForce TUNA установки для одновременного топографии, механические и электрические свойства отображения.

PeakForce TUNA Модуль

Модуль предназначен для иметь пропускную способность 15 кГц по целому ряду выгод от 10 ⁷ до ¹⁰ 10 В / А. Это избавляет от необходимости менять модуль для различных требований усиления и шум по циклу усредненный ток ниже 100fA.

Максимальное усилие нажатие

В пиковое усилие нажатия режиме зондом и образцом в режиме нажатия и с перерывами сделали войти в контакт, что позволяет избежать поперечных сил во время съемки. Петля обратной связи контролирует максимальное усилие на кончике (пик силы) для каждого цикла. Максимальное усилие нажатия алгоритм реагирует на зонд-образец силы взаимодействия с частотной модуляцией (от 1 до 2 кГц) ниже резонансной частоты кантилевера.

Результаты PeakForce TUNA

На рисунке 2 показан результат взаимодействия с зондом поверхности верхней строке представляющих Z-позиции, средняя линия, показывающая силы, измеренной датчиком и нижней линии, представляющей обнаружен ток. Три измерения достигнутых в графе пикового тока (точка С), цикл усредненный ток (от точки А до Е) и контактные усредненный ток (точки В в D).

Рисунок 2: Земельные Z позиции, силы и тока в зависимости от времени в течение одного Максимальное усилие нажатия цикла, в том числе критических точек (B), прыгать до контакта, (С) максимальная сила, (D) адгезии маркированы.

PeakForce Режимы TUNA операции

Режим изображения

В этом режиме электрического зонда выполняется по образцу в пиковое усилие нажатия режиме обратной связи контролирует пиковое усилие на конце, тем самым износ поверхности наконечника и сведена к минимуму. TUNA модуль, то чувства тока и представляет данные в виде изображения топографии и механических свойств карты.

IV спектроскопии режим

Этот режим используется для измерения местных вольтамперных спектров, удерживая наконечник в фиксированном положении в то время как образец движется вверх и вниз. Обратная связь поддерживает постоянное отклонение в то время как кривая IV обращается.

Выводы

PeakForce TUNA Bruker это техника проста в использовании и окажется наиболее способных метод отображения контроль силы, особенно для тонких образцов. Bruker также перчаточный ящик М-Брауна, который защищает образца и измерение АСМ установлена ​​в пределах от внешних помех. На рисунке 3 приведены все рассмотренные выше обсуждаемых АСМ методик.

Рисунок 3: Сравнение АСМ методы на основе измерения проводимости.

Bruker

Bruker Nano обеспечивает атомно-силовой микроскоп / сканирующей зондовой микроскопии (AFM / SPM) продукты , которые выделяются из других коммерчески доступных систем для их надежной конструкции и простоты в использовании, сохраняя при этом высокое разрешение. NANOS измерительная головка, которая является частью всех наших инструментов, использует уникальную волоконно-оптический интерферометр для измерения отклонения кантилевера, что делает установку настолько компактен, что это не больше, чем стандартный объективный микроскоп исследования.

Эта информация была источников, рассмотрены и адаптированы из материалов, предоставленных Bruker AXS.

Для получения дополнительной информации на этот источник пожалуйста, посетите Bruker AXS .