Освоение сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ) как метода исследования структуры поверхности твердых тел

фотоэлектронной спектроскопии составляет ~2 монослоя (1 нм).

Известно, что оксид алюминия Al₂O₃ является диэлектриком, однако, в случае тонкой непроводящей пленки на поверхности проводящей подложки пленка приобретает полупроводниковые свойства. В таблице № 2 приведены значения ширины запрещенной зоны различных пленок оксида алюминия.

Таблица 2. Значения ширины запрещенной зоны объемного оксида и тонких пленок Al₂O₃ (E_g) по разным источникам

(*) данные получены на основе анализа вольтамперных характеристик, записанных в ходе СТМ - исследования аналогичного образца на сверхвысоковакуумном СТ - микроскопе GPI-300 (производство ИОФ РАН, Москва), эксперименты проводились в Институте катализа СО РАН.

В зависимости от того, какое туннельное напряжение используется в СТМ - эксперименте, возможно как туннелирование электронов только из металлической подложки (-E_g/2 < U_t < E_g/2), так и одновременно из металлической подложки и пленки (U_t < E_g и U_t > E_g) [18].

Кроме того, известно, что неоднородность электронных свойств поверхности приводит к зависимости СТМ - изображения от прикладываемого напряжения. Это позволяет на основе сравнения СТМ - изображений, записанных при различных значениях туннельного напряжения, оценить качество пленки оксида алюминия на поверхности металлической матрицы. Так как разрывы пленки, выходы оксидов других металлов, а также загрязнения, подобные углеродным отложениям, фактически являются участками с иными электронными свойствами, и могут проявляться на СТМ – изображении при варьировании туннельного напряжения.

Порядок выполнения работы:

1.  Открыть крышку акустической защиты и крышку самого микроскопа (см. рис. 1). Отсоединить контакт, идущий от предметного столика прибора. Снять предметный столик с его места на приборе и установить его на тефлоновый держатель. Расслабить винты прижима пружин, служащих для закрепления образца на столике. Установить образец под пружины. Надежно закрепить образец, затянув винты прижима пружин (см. рис. 1 в). (Образец должен быть закреплен на столике неподвижно.)

2.  Операцию обновления и замены иглы проводит преподаватель или инженер. Это связано с тем, что игла закрепляется непосредственно в трубке сканера, а механическое напряжение, возникающее при затягивании болта зажима иглы, может стать причиной повреждения пьезопривода, а следовательно, всего микроскопа. Замена иглы осуществляется без предметного столика.

3.  Установить предметный столик на его место на приборе и подсоединить контакт. С использованием ручки грубого подвода (ручка с белым шариком на конце) придвинуть столик к игле так, чтобы расстояние между образцом и иглой составляло ~0.5 – 1 мм.

4.  Включить компьютер. Тестом правильной работы микроскопа является включение лампочек освещения, расположенных рядом с головкой микроскопа