Zakład Fizyki Powierzchni i Nanostruktur UMCS
Dziś jest 27.04.2017 | Licznik odwiedzin: 71486
Podstawy teoretyczne mikroskopi tunelowej
Efekt tunelowy
Co my widzimy?
STS
Budowa i zasada działania mikroskopu tunelowego
Budowa i zasada działania
Szczegóły skanowania
Tryby pracy STM
Przygotowanie powierzchni
Ultra wysoka próżnia
Skaner
Ostrze
Tłumienie wibracji
Mikroskopy rodziny STM
Obrazowanie i analiza pomiarów
Obrazowanie i analiza - wstęp
Struktura danych
Korekcja tła
Profil liniowy
Histogram
Transformata Fouriera
Filtrowanie danych
Reprezentacja 3D
Rheed
Rheed_wstęp
Galeria obrazów z STM
Galeria obrazów
Nanotechnologia
Czym jest nanotechnologia?
Różności
Prefixy systemu SI
Hodowla kryształów
Wybrane dane półprzewodników
Quantum Mechanic Animation
Skaner PDF Drukuj E-mail

Skaner mikroskopu STM, na którym zamocowane jest ostrze, zbudowany jest z piezoelektryków. Piezoelektryki są materiałami ceramicznymi, które zmieniają swoje wymiary na skutek przyłożonego napięcia i odwrotnie - wytwarzają napięcie w odpowiedzi na nacisk mechaniczny Zatem przyłożenie napięcia powoduje ruch (deformacje) skanera w pożądanym kierunku, określonym przez polaryzację napięcia. Na potrzeby mikroskopów STM piezoelektryki wykonuje się z tytanianu ołowiano - cyrkonowego tzw. stopu PZM. Skaner składa się ze sprasowanych elementów piezoelektrycznych. Otrzymuje się w ten sposób polikrystaliczne ciało stałe, którego główną cechą jest to, że każdy kryształ posiada własny moment dipolowy, który umożliwia właśnie zmianę kształtu skanera pod wpływem przyłożonego napięcia.

Okazuje się jednak, że owe dipole są całkowicie przypadkowo zorientowane w przestrzeni, co czyni skaner praktycznie bezużytecznym. Należy uporządkować te dipole. W tym celu skaner ogrzewa się do temperatury około 200 stopni, po czym przepusza się przez niego prąd stały o dużym natężeniu, który porządkuje dipole, ustawiając je w jednym kierunku. Następnie skaner zostaje oziębiony aby zamroźić dipole w pożądanej konfiguracji. Istotne jest żeby skaner był regularnie używany, w przeciwnym bowiem razie straci uporządkowanie dipoli.

Wydłużenie skanera w pierwszym przybliżeniu można uznać za liniowe i wyraźić następującą formułą:

[2.4.1]

gdzie: k jest stałą piezoelektryczną, charakterystyczną dla danego materiału, l - pierwotną długością, V - wartością przyłożonego napięcia, d - szerokością próbki, lub odległością pomiędzy elektrodami.

Rysunek 2.4.1: Schematyczne zobrazowanie wydłużenia skanera.

Okazuje się jednak że w rzeczywistości owa zależność nie ma charakteru liniowego. Jest to szczególnie widoczne w przypadku dużych napięć oraz dużych obszarów skanowania. Wówczas aby skaner mógł pokryć cały obszar należy doprowadzić do niego duże napięcia. Prowadzi to do istotnych zniekształceń w rejestrowanych danych, które powinny zostać programowo bądż sprzętowo skorygowane.

Skanery mają przeważnie postać rurki (tubusa) , złożonej z czterech ćwiartek do których to podłączone zostaje napięcie odpowiadające za ruch w kierunkach: x,-x, y,-y.

Rysunek 2.4.2: Rurka skanera piezoelektrycznego, wraz z uchwytem do mocowania ostrza. Na rysunku widać także doporwadzenia elektrod: wewnetrznej i 2 zewnetrznych +X, -X, oraz elektrody doprowadzajacej prąd odniesienia I0, oraz zbierającej prąd tunelowy IT.

Natomiast do wnętrza rurki doprowadza się jeszcze jedną elektrodę, która powoduje ruch skanera w kierunku osi Z. W zależności od parametrów skanera, jest on w stanie objąć swym zasięgiem obszar od kilku nanometrów do kilku mikrometrów.

Rysunek 2.4.3: Rurka skanera piezoelektrycznego widziana od góry, z doporwadzonymi elektrodami.

3d
Rysunek 2.4.4: Rurka skanera piezoelektrycznego.Widok 3D.
Wyszukiwarka
Aktualności
Software
WSxM
Spip
GSxM
Gwyddion
SIESTA
Winshell-LaTeX 4 windows
Polecam
Galeria ScienceGl
Metrial Science
Nanorex
ARPES

| home | sitemap |