Magnit kuch mikroskopi - Microsoft Word D?rs v?saiti. Nanotexnologiya docx

|
Microsoft Word D?rs v?saiti. Nanotexnologiya docx
|
bet | 33/51 | Sana | 19.12.2023 | Hajmi | 2,83 Mb. | | #123700 |
Bog'liq 2017-2422 Tayyor3.10. Magnit kuch mikroskopi
Magnit kuch mikroskopi (MFM) I. Martin va C. Wickramasinghe tomonidan 1987 yild
U 2010 yilda ixtiro qilingan va namunalarning mahalliy magnit xususiyatlarini o'rganish uchun mo'ljallangan. Bu AFM mikroskopi maxsus turi hisoblanadi. MFM ning probi o'ziga xos magnitlanish bo'lgan ferromagnit qatlam bilan qoplangan (3.27-rasm).
Umuman olganda, MFM probining namunaning H (r) maydoni bilan o'zaro ta'siri murakkab. Eng oddiy holatda MFM ning probini magnit moment m bilan tavsiflangan diskret magnit dipol sifatida ko'rish mumkin. Bunday tizimning potentsial energiyasi quyidagicha aniqlanadi:
w= –( m H ).
H magnit maydondagi magnit dipolga qiladi (11-rasm):
f = –qrad(w)= ( m H )
Zonddagi magnit maydonning F kuchi quyidagicha hisoblanadi:
F= –grad(Wmaq)= (M H )dv
V
z
Shunga ko'ra, kuchning Z komponentini aniqlash mumkin:
F dWmaq
M dHx M
dHy M
dHz
z dz
x dz
z
y dz
z dz
dV
bu erda W - zond va namuna o'rtasidagi o'zaro ta'sir
to'liq energiya, Vz - zondning hajmi.
Namunaning MFM tasvirini olish uchun ikkita usul qo'llaniladi: kvazistatik va tebranish usullari.
MFMning kvazistatik usullari. Ushbu usullarning ikkita varianti mavjud
3.27-rasm. MFM ning probi namunaning magnit maydonida
3.28-rasm. MFM tasvirni olishning ruxsat beruvchi metodologiyasi
Birinchi variantda prob sirtdan h doimiy balandlikda harakatlanadi. Agar sirt nisbatan silliq relyefga ega bo'lsa, namuna sirtining MFM tasviri quyidagicha olinadi. Skanerlash vaqtida zond sensori namuna ustida ma'lum masofada h=const harakatlanadi. Bu vaqtda konsolning burilishini optik tizim va MFM tasviri F(x,y) shaklida qayd etadi
kompyuterga yozilgan. F (x, y) prob va namuna o'rtasidagi magnit o'zaro ta'sir kuchining taqsimlanishini ko'rsatadi.
Ikkinchi variantda o'ngchi usul qo'llaniladi. Har bir satr skanerlanganda quyidagi operatsiya bajariladi. Birinchi o'tishda aloqa yoki yarim kontakt rejimida relyefning AFM tasviri olinadi.
Ikkinchi o'tish vaqtida zond sirtdan z0 masofaga uzoqlashtiriladi va namuna topografiyasini sirtda takrorlaydigan traektoriya bo'ylab uning holatini o'zgartirish orqali takroriy skanerlash jarayoni amalga oshiriladi. Van der Vaals kuchi magnit ta'sir kuchidan kichik bo'lishi uchun z0 masofa tanlanadi (3.28-rasm). Bunday holda, prob va namuna o'rtasidagi mahalliy masofa har bir nuqtada doimiy bo'lib qoladi. Shuning uchun, skanerlash paytida katyleverning egilishining o'zgarishi namunaning zondga ta'sir qiladigan magnit kuchlarining bir xil emasligiga bog'liq. Natijada, yakuniy MFM tasviri ikki o'lchovli F(x,y) funksiya ko'rinishida olinadi. Ushbu rasm prob va namuna o'rtasidagi magnit o'zaro ta'sir kuchini tavsiflaydi.
MFM raqs texnikasi. MFMda tebranish usullarini qo'llash kvazistatik usullarga qaraganda yuqori sezuvchanlikning yuqori qiymatini va namunalarning yaxshi tasvir sifatini olish imkonini beradi. AFM usullarini tavsiflashda zond va sirt o'rtasidagi o'zaro ta'sir kuchining gradienti rezonans chastotasining o'zgarishiga olib kelishi ko'rsatilgan. Magnit shovqin holatida rezonans chastotasining o'zgarishi magnitlanishning sirt bo'ylab notekis taqsimlanishi haqida ma'lumot olish imkonini beradi. Bu vaqtda tebranish konsolining rezonans chastotasining o'zgarishi z koordinatasiga nisbatan Fz o'zaro ta'sir kuchining hosilasiga proportsionaldir:
z
F 1
dFz
Mx
d 2H
x M y
d 2H y
2
d 2H
z dV .
dz V
dz2 dz
dz2
z
Sirtning MFM tasvirini olish uchun to'g'ri burchakli usul qo'llaniladi. Konsolning ō chastotadagi tebranishlari pyezovibrator yordamida qo'zg'atiladi. Birinchi o'tishda sirtning relyefi "yarim kontaktli" rejimda yoziladi. Ikkinchi o'tishda prob har bir nuqtada sirtdan z0 masofada namuna bo'ylab harakatlanadi. Bu vaqtda MFM tasviri konsol tebranishlarining amplitudasi yoki fazasi o'zgarishini qayd etish orqali hosil bo'ladi.
.
IV BOB. NANOLIFOGRAFIYA USULLARI
Litografiya qadimgi yunoncha tosh va yozuv so'zlaridan olingan. Litografiya usuli birinchi marta 1796 yilda yaratilgan. Litografiya ma'lum fizik-kimyoviy jarayonlarga asoslanadi. Ushbu jarayonlar natijasida har qanday matn yoki tasvir tekis yuzada, masalan, tekislangan tekis tosh yuzasida aks etadi. Ko'rib turganingizdek, litografiya asosan tekis bosib chiqarish usulidir.
Hozirgi vaqtda ushbu bosib chiqarish usulining har xil turlari mavjud. Mikroelektronikada integral sxemalar texnologiyasi
Asosiy litografiya usuli fotolitografiya (optik litografiya) hisoblanadi. Fotolitografiyada integral mikrosxemalar va nanostrukturalar elementlarining topologik qiyofasini bosqichma-bosqich shakllantirish uchun bir qancha foto- va fizik-kimyoviy jarayonlar amalga oshiriladi. Ushbu jarayonlar natijasida tranzistorli tuzilmalarning tasviri va elementlar orasidagi bog'lovchi chiziqlar olinadi. Fotolitografiyadan tashqari rentgen, elektron va ionli litografiya usullari ham keng qo‘llaniladi.
Fotolitografiyaning ikki turi mavjud: kontaktli va proyeksiyali litografiya. Kontakt usulida foto shablon fotorezist qatlamiga bosiladi. Proyeksiyali fotolitografiya usulida maxsus optik tizim yordamida fotorezist qatlam yuzasiga fotoshablon proyeksiyalanadi. Kontakt usuli mikroelektronikada keng qo'llaniladi. Nanoelektronika uchun proyeksiya usuli qulayroqdir. Chunki bu usulda rezolyutsiya yuqoriroq.
Rezolyutsiya.Ma'lumki, tasvirni shakllantirish jarayonida optik tizimning o'lchamlari hal qiluvchi rol o'ynaydi. Fotolitografiyada rezolyutsiya tasvir hosil qiluvchi qurilmaning bir-biriga maksimal yaqinligidir ikki nuqtani alohida aks ettirish qobiliyati tushuniladi. Boshqacha qilib aytganda, rezolyutsiya 1 mm sirtda olingan bir xil aminokislotadagi chiziqlar sonidir:
N 1000
amin
Bu erda u mikrometre bilan o'lchanadi. Ushbu chiziqlar orasidagi masofalar o'z o'lchamlariga teng bo'lishi kerak. Ko'p hollarda rezolyutsiya ishonch miqdoriga ishora qiladi. Bu miqdor IS elementlarining minimal o'lchamlarini belgilaydi.
Ajratishning minimal chegarasi quyidagicha aniqlanadi:
1,22 f
K (4.1)
|
| |