Imagistica si caracterizarea topografică a suprafeței
1. Microscopia de forţă atomică (AFM)
Suprafața eșantionului este scanată de vârful atașat cantileverului.
Sistemul este capabil să detecteze și să măsoare forțe de ordinul nN, folosind detecția asistată optic.
Mod CONTACT
Mod CONTACT
Interacțiunea dintre atomii individuali ai varfului cantileverului (tip) și cei ai suprafeței.
Teoria este foarte complexa (forte coulombiene și/sau cele induse de polarizare).
Forțele de interactiune tip - suprafață au intensitate considerabilă, care pot afecta starea fizică a suprafeței.
Servește pentru caracterizarea morfologica a suprafeței.
Mod NON-CONTACT
Distanta vârf-suprafață este menținută constantă (2-30 nm).
Teorie - simplă, fiind implicate doar forțe „individuale“ de interactiune intre UN ATOM din varful tip-ului (cel mai apropiat de suprafață) si eșantion, ca întreg.
Forțe coulombiene, magnetostatice, van der Waals (cu 2 - 4 ordine de marime mai mici decat in cazul tehnicii CM).
Mod REZONANT (TAPPING)
O combinație a celor două moduri precedente.
Se bazeaza pe amortizarea oscilatiilor și pe modificarea frecvenței proprii de rezonanță a lamelei cantileverului, în condițiile apropierii vârfului de suprafață.
Se evita apariția efectelor de forfecare in timpul zgârierii probei.
Este folosit pentru a scana suprafețe relativ plate. Operatia este asigurata intr-un mod mai precis si mai rapid prin eliminarea buclei de control automat cu reacție negativă (feedback). z = const.
Este folosit pentru a scana suprafețe relativ plate. Operatia este asigurata intr-un mod mai precis si mai rapid prin eliminarea buclei de control automat cu reacție negativă (feedback). z = const.
AFM in Contact Mode. Imagistica de forta
In acest caz se traseaza caracteristicile forta-distanta, din care se deduc valorile componentei verticale a fortei cu care varful actioneaza asupra suprafetei, in mod contact.
AFM în mod contact. Imagistica forţei de adeziune
Kelvin SPM
Microscopia de forță magnetică (MFM)
2. Microscopia folosind efectul tunel (STM)
Permite maparea topografiei suprafeței, punând în evidență detalii de dimensiuni atomice:
Determinarea topologiei suprafatei.
Caracterizarea cresterii suprafetei si a pozitiilor de legatura interatomice.
Rezoluție:
laterală < 1Å
verticala < 0.1Å
Schema unui dispozitiv STM
Principiile fizice ale STM
Moduri de operare a STM
Modul curent constant
Modul înălțime constantă
Modul înălţime constantă (cont.)
Ce informatii putem obtine din imaginile STM?
1. Segregarea atomilor la suprafata…
Ce informatii putem obtine din imaginile STM?
Alte aplicaţii ale STM
Nano-anodizarea
Se aplica o tensiune electrică între varful unui cantilever conductor si suprafața metalică de anodizat; se produc procese electrochimice care conduc la formarea de nanostructuri oxidice.
Folosind electro-litografierea se pot modifica proprietatile geometrice si compozitionale locale ale suprafetei eșantionului.
