Приведены результаты первого года сотрудничества ученых МГУ им. М.В.Ломоносова и Шарифского технологического университета (Тегеран, Иран). Цель проекта "Инициация локальных химических реакций в осажденных тонких пленках с использованием сканирующей зондовой микроскопии" – определить влияние окружающей среды на характер протекания поверхностных локальных реакций.

УДК 621.385.833; ВАК 05.11.13; DOI: 10.22184/1993-8578.2018.80.1.44.48

sitemap
Наш сайт использует cookies. Продолжая просмотр, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с нашей Политикой Конфиденциальности
Согласен
Поиск:

Вход
Архив журнала
Журналы
Медиаданные
Редакционная политика
Реклама
Авторам
Контакты
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
© 2001-2025
РИЦ Техносфера
Все права защищены
Тел. +7 (495) 234-0110
Оферта

Яндекс.Метрика
R&W
 
ISSN 1993-8578
ISSN 2687-0282 (online)
Книги по нанотехнологиям
 
Вход:

Ваш e-mail:
Пароль:
 
Регистрация
Забыли пароль?
Книги по нанотехнологиям
Под ред. Бхатнагара А.
Другие серии книг:
Мир материалов и технологий
Библиотека Института стратегий развития
Мир квантовых технологий
Мир математики
Мир физики и техники
Мир биологии и медицины
Мир химии
Мир наук о Земле
Мир электроники
Мир программирования
Мир связи
Мир строительства
Мир цифровой обработки
Мир экономики
Мир дизайна
Мир увлечений
Мир робототехники и мехатроники
Для кофейников
Мир радиоэлектроники
Библиотечка «КВАНТ»
Умный дом
Мировые бренды
Вне серий
Библиотека климатехника
Мир транспорта
Мир фотоники
Мир станкостроения
Мир метрологии
Мир энергетики
Книги, изданные при поддержке РФФИ
Выпуск #1/2018
И.Яминский, А.Ахметова, Г.Мешков, Ф.Салехи
Совмещенная капиллярная и зондовая микроскопия
Просмотры: 3668
Приведены результаты первого года сотрудничества ученых МГУ им. М.В.Ломоносова и Шарифского технологического университета (Тегеран, Иран). Цель проекта "Инициация локальных химических реакций в осажденных тонких пленках с использованием сканирующей зондовой микроскопии" – определить влияние окружающей среды на характер протекания поверхностных локальных реакций.

УДК 621.385.833; ВАК 05.11.13; DOI: 10.22184/1993-8578.2018.80.1.44.48
Приведены результаты первого года сотрудничества ученых МГУ им. М.В.Ломоносова и Шарифского технологического университета (Тегеран, Иран). Цель проекта "Инициация локальных химических реакций в осажденных тонких пленках с использованием сканирующей зондовой микроскопии" – определить влияние окружающей среды на характер протекания поверхностных локальных реакций. Рассмотрены вопросы доставки химических реагентов и буферов в область нанометрового масштаба с помощью многоканальных капиллярных систем.

В рамках проекта "Инициация локальных химических реакций в осажденных тонких пленках с использованием сканирующей зондовой микроскопии" реализован режим капиллярной микроскопии в сканирующем зондовом микроскопе "ФемтоСкан". С помощью совмещенной установки проведены эксперименты по нанолитографии углеродных материалов и полупроводников.
Благодаря применению сменных головок, сканирующий зондовый микроскоп "ФемтоСкан" позволяет использовать режимы сканирующей туннельной и атомно-силовой микроскопии. Задача интеграции режима капиллярной микроскопии решалась с использованием головки для сканирующей туннельной микроскопии и держателя нанокапилляра: вместо СТМ-зонда был использован нанокапилляр.

Капилляры создаются на установке P-1000 Pipette Puller компании Sutter Instrument в подобранных режимах, а в перспективе планируется использование улучшенного лазерного пуллера P-2000 (рис.1). С помощью просвечивающего электронного микроскопа LEO 912 АВ компании Carl Zeiss осуществлялась проверка диаметра нанокапилляра.
Для изготовления капилляров применяются боросиликатные стеклянные трубки с внешним и внутренним диаметрами 1,0 и 0,58 мм соответственно. В зависимости от условий нагрева, скорости и усилия вытяжки можно получить капилляры с выходным отверстием 5–100 нм. При использовании двухканального капилляра один из каналов служит для доставки реагента, а другой – для позиционирования капилляра над поверхностью образца [1].
Уникальность экспериментальной установки заключается в точности и надежности измерений, компактности и эргономичности прибора, позволяющего достаточно быстро и просто менять режимы измерений. По основным техническим характеристикам установка превосходит зарубежные аналоги.
В ходе выполнения проекта с помощью сканирующего зондового микроскопа "ФемтоСкан" была реализована нанолитография на поверхности углеродных материалов, металлических пленок (алюминий, титан) и полупроводников (легированный кремний) (рис.2). Нанолитография была впервые описана в 1990 году на примере локального окисления кремния под действием электрического поля в области туннельного перехода [2]. Локальное анодное окисление стало полезным инструментом для изготовления сложных устройств с целью изучения различных квантовых явлений, например, кулоновской блокады, квантовой проводимости и т. п. [3].
Главное достоинство нанолитографии методом локального анодного окисления – это возможность точного контроля электрических и топографических характеристик наноразмерных структур. На первом этапе создается литографический рисунок с помощью проводящего зонда, а затем с использованием того же зонда определяются рельеф и карта распределения локального электрического сопротивления выбранного участка.
Недостатком метода является возможность применения его лишь для ограниченного класса материалов (анодно окисляемых металлов и сильно легированных полупроводников, а также гидрогенизированного кремния) [4]. Нами были проведены эксперименты по локальному анодному окислению поверхности графита с помощью проводящего кантилевера (рис.3). Под воздействием разности потенциалов в присутствии влаги на поверхности образуется оксид графита.
В работе [5] рассмотрены процесс травления поверхности графита зондом СТМ и эффекты, связанные с особенностями работы обратной связи микроскопа. На основе полученных экспериментальных данных предположено, что травление графита с помощью СТМ в условиях присутствия паров воды в атмосфере имеет смешанный механизм, сочетающий разрушение поверхности эмитированными с иглы электронами и ее локальное анодное окисление. В работе [6] опубликованы результаты по измерению локальной электропроводности оксидов графена, выращенных методом локального анодного окисления на поверхности графита и полученных химическим методом.
Сканирующая капиллярная микроскопия является эффективным инструментом как для определения топографии с нанометровым пространственным разрешением, так и для направленной модификации поверхности. На рис.4 представлена топография поверхности DVD-диска, полученная в режиме сканирующей капиллярной микроскопии. Трехмерное изображение того же участка приведено на рис.5. Изображения получены в растворе поваренной соли с концентрацией 0,9 М. Величина тока через нанокапилляр – 100 пА. Глубина впадин, соответствующих одиночным питам, составляет около 97 нм. Для ее оценки использовалась гистограмма – распределение областей поверхности по значению высоты, как показано на рис.6.
По итогам первого года сотрудничества основные цели проекта "Инициация локальных химических реакций в осажденных тонких пленках с использованием сканирующей зондовой микроскопии" были достигнуты. При выполнении следующих этапов работы предстоит решить новые задачи.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта 17-52-560001. Авторы выражают искреннюю благодарность правительству Москвы, Департаменту науки, промышленной политики и предпринимательства г. Москвы, Минэкономразвития России (Договор № 8/3-63ин-16 от 22.08.2016) за финансовую поддержку проектов ЦМИТ "Нанотехнологии".
REFERENCES
1. Yaminsky I., Meshkov G., Akhmetova A. Methods of nanoscopy in study of carbon materials and biopolymers // NANOINDUSTRY. 2017. V. 4. No. 75. P. 46–51.
2. Dagata J., Schneir J., Harary H.H., Evans C.J., Postek M.T., Bennett J. Modification of Hydrogen-Passivated Silicon by a Scanning Tunneling Microscope Operating in Air. Appl. Phys. Lett. 1990. 56. 2001.
3. Ricardo G., Ramses V. Martinez and Javier Martinez. Nano-chemistry and scanning probe nanolithographies. Chem. Soc. Rev. 2006. 35. 29–38.
4. Yaminsky I., Akhmetova A. Nanolithography using scanning probe microscopy in natural environment // NBICS-ST, 2018. V. 4. – accepted for publication.
5. Sinitsyna О., Yaminsky I. Etching of graphite surface with STM needle // NANOINDUSTRY. 2017. V. 8. No. 79. P. 38–43.
6. Meshkov G., Sinitsyna O., Rajabzoda Sh. et al. Scanning resistance microscopy of graphene oxides // NANOINDUSTRY. 2017. V. 7. No. 78. P. 48–53.
7. Sinitsyna O.V., Meshkov G.B., Yaminsky I.V. A novel tool for the local anodic oxidation of graphite // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part N: Journal of Nanoengineering and Nanosystems. 2010. V. 223. P. 133–138.
 
 Отзывы читателей
Разработка: студия Green Art