Оптические материалы и технологии

СЗМ представляет собой настольный прибор с компьютерным управлением, который производит «ощупывание» объекта микро­ зондом. Причем «ощупывание» возможно как в вакууме, так и на воздухе. В качестве твердого зонда используется микробалка с кан- тилевером на свободном конце. Кантилевер - это острая игла, например, из осколков монокристалла сапфира или кремния. Из­ менение угла наклона балки регистрируется с помощью чувстви­ тельного датчика (система «лазер-фотодиод»). Изменение положения кантилевера в процессе сканирования мож­ но измерять разными способами; иглой сканирующего туннельного микроскопа (работающего на основе регистрации туннельного тока между проводящим образцом и микроиглой), иглой сканирующего си­ лового микроскопа (работающего на основе регистрации сил меж­ атомного взаимодействия между образцом и иглой), интерферомет- рически, оптико-позиционной схемой, датчиком давления (тензо- датчиком). Наиболее широко распространена оптико-позиционная схема регистрации. В режиме сканирующей силовой микроскопии используется регистрация отклонений кантилевера с радиусом кривиз­ ны от 0,01 до 0,05 мкм, которая позволяет регистрировать субангст- ремные отклонения кантилевера. При приближении иглы к образцу между ними возникает межатомное взаимодействие, приводящее к вза­ имному притяжению. Притяжение начинает чувствоваться кантилеве- ром на расстояниях порядка десятков ангстрем. Сканируя поверхность и поддерживая постоянную силу притяжения, можно получить инфор­ мацию о рельефе поверхности. Такой режим называется бесконтакт­ ной модой. Устойчивость достигается благодаря обратной связи. Источником света является полупроводниковый лазер (длина волны X = 0,65 мкм, мощность излучения Р = 0,1 -4 мВт), луч кото­ рого фокусируется на зеркальной поверхности кантилевера в райо­ не острия. Отраженный от кантилевера свет попадает на четырех- секционный фотодиод, усиленный разностный сигнал от которого позволяет определить угловое отклонение кантилевера с точностью до 0,1 угл,секунд, что обеспечивает разрешение 0,0001 мкм. Врежиме сканирующей туннельной микроскопии фиксирует­ ся ток, протекающий через диэлектрический промежуток между сверхострой иглой (радиускривизны 0,003 ~ 0,005 мкм) и образцом. 171