eng
Выпуск #2/2020
И.В.Яминский, А.И.Ахметова, Г.Б.Мешков
Сканирующая зондовая микроскопия дихалькогенидов переходных металлов
Сканирующая зондовая микроскопия дихалькогенидов переходных металлов
Просмотры: 2804
DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.2.132.134
С помощью зондовой микроскопии проводились измерения перспективных материалов. Простота метода позволяет узнать морфологию и структуру поверхности, проводимость, исследовать свойства материала при нагреве.
С помощью зондовой микроскопии проводились измерения перспективных материалов. Простота метода позволяет узнать морфологию и структуру поверхности, проводимость, исследовать свойства материала при нагреве.
Теги: capillary microscopy lithography local anodic oxidation nanometer resolution scanning probe microscopy thin films капиллярная микроскопия литография локальное анодное окисление нанометровое разрешение сканирующая зондовая микроскопия
Сканирующая зондовая микроскопия дихалькогенидов переходных металлов
Scanning probe microscopy of transition metal dichalcogenides
И.В.Яминский1, 2, 3 д.ф.-м.н., профессор МГУ имени М.В.Ломоносова, физический и химический факультеты, генеральный директор Центра перспективных технологий, директор Энергоэффективных технологий (ORCID: 0000-0001-8731-3947), А.И.Ахметова1, 2, 3, инженер НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского МГУ, ведущий специалист Центра перспективных технологий и Энергоэффективных технологий (ORCID: 0000-0001-6363-8202), Г.Б.Мешков1, к.ф.-м.н., ст. науч. сотр. физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова (ORCID: 0000-0003-3930-3730) / yaminsky@nanoscopy.ru
I.V.Yaminskiy1, 2, 3, Doct. Sc. (Physics and Mathematics), Prof., Director of Advanced Technologies Center, Director of Energy Efficient Technologies, (ORCID: 0000-0001-8731-3947), А.I.Аkhmetova1, 2, 3, Engineer of A.N. Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Leading Specialist of Advanced Technologies Center and of Energy Efficient Technologies, (ORCID: 0000-0001-6363-8202), G.B.Meshkov1, Cand. of Sc. (Physics and Mathematics), Senior Researcher, Physical Department of Lomonosov Moscow State University, (ORCID: 0000-0003-3930-3730)
DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.2.132.134
Получено: 11.03.2020 г.
С помощью зондовой микроскопии можно проводить различные измерения перспективных материалов. За счет простоты метода измерения могут дать внушительный объем информации: морфологию и структуру поверхности, проводимость, исследование свойств материала при нагреве (при использовании нагревающего столика возможен нагрев до 100 °С) [1, 2, 3].
Scanning probe microscopy is a tool for taking various measurements of the promising materials. Simplicity of the measurement method allows of obtaining an impressive scope of information pertaining to morphology and surface structure, conductivity, study of material properties at heating (it is possible to achieve temperature up to 100 °C when using a heating table) [1, 2, 3].
Монослои дихалькогенидов переходных металлов являются перспективными кандидатами для создания оптоэлектронных устройств нового поколения. Оптические свойства этих двумерных материалов, однако, варьируются и изменяются со временем, что затрудняет управление оптоэлектронными свойствами. Существует множество различных факторов, которые могут изменять оптические свойства, включая легирование зарядов, дефекты, деформацию, окисление, адсорбированные молекулы и интеркаляцию воды. Определение присутствующих изменений обычно не является простым и требует многократных измерений с использованием нескольких экспериментальных методов, что создает препятствия при попытке оптимизировать подготовку этих материалов.
Богатая приборная база дает возможность российской научной группе проводить разносторонние исследования в рамках международного проекта совместно с Технологическим университетом имени Шарифа (Тегеран).
Иранской научной группой были подготовлены и предоставлены образцы для проведения исследований с помощью сканирующего зондового микроскопа "ФемтоСкан". В контактном режиме атомно-силовой микроскопии исследовались свойства и топография образцов WS2 на кремнии, TiS3 на золоте, а также Fe2O3 на поверхности стекла FTO (стекло с покрытием из оксида олова, легированного фтором).
Структурно WS2 могут представлять собой как отдельно взятые чешуйки, так и слои чешуек. WS2 благодаря кристаллическому строению, схожему с графитом, является эффективной твердой смазкой для узлов трения при повышенных температурах и контактных нагрузках. Наблюдаемая в атомно-силовой микроскоп высота пленки WS2 на поверхности кремния составляет 24 нм.
Измерения с помощью сканирующей зондовой микроскопии не ограничивались монослоями WS2, а также применялись к другим 2D-материалам с оптическими переходами. В частности проводились измерения проводимости TiS3 на золоте. Для этого использовались проводящие кантилеверы. По полученным данным при соотнесении изображений высоты и проводимости заметно увеличение проводящих свойств при перепаде слоев трисульфида титана.
Зондовая микроскопия позволяет осуществлять четкий контроль за качеством нанесения образцов на подложки, в частности при нанесении Fe2O3 на поверхность стекла FTO. Благодаря программному обеспечению "ФемтоСкан Онлайн" [4, 5] можно использовать различные цветовые палитры и представлять не только 2D-, но 3D-изображение отсканированной области.
Наши результаты, полученные с помощью сканирующей зондовой и капиллярной микроскопии, демонстрируют перспективные свойства WS2 и TiS3 для оптоэлектронных и нанофотонных устройств.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта 17-52-560001.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Yaminsky I.V., Akhmetova A.I., Meshkov G.B. Scanning probe microscopy in studies of thin films // Nanoindustry. 2019. Vol. 12. No. 2(88). PP. 128–130.
Yaminsky I.V., Akhmetova A.I., Meshkov G.B., Salehi F. FemtoScan in Tehran // Nanoindustry. 2019. Vol. 12. No. 1. PP. 68–71.
Yaminsky I.V., Akhmetova A.I., Meshkov G.B., Salehi F. Combined capillary and probe microscopy // Nanoindustry. 2018. Vol. 1. No. 80. PP. 44–48.
Yaminsky I.V., Akhmetova A.I., Meshkov G.B. FemtoScan Online Software and Visualization of Nano-Objects in High Resolution Microscopy // Nanoindustry. 2018. Vol. 11. No. 6 (85). PP. 414–416.
Filonov A.S., Yaminsky I.V., Akhmetova A.I., Meshkov G.B. FemtoScan Online! Why it // Nanoindustry. 2018. Vol. 11. No. 5 (84). PP. 339–342.
Scanning probe microscopy of transition metal dichalcogenides
И.В.Яминский1, 2, 3 д.ф.-м.н., профессор МГУ имени М.В.Ломоносова, физический и химический факультеты, генеральный директор Центра перспективных технологий, директор Энергоэффективных технологий (ORCID: 0000-0001-8731-3947), А.И.Ахметова1, 2, 3, инженер НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского МГУ, ведущий специалист Центра перспективных технологий и Энергоэффективных технологий (ORCID: 0000-0001-6363-8202), Г.Б.Мешков1, к.ф.-м.н., ст. науч. сотр. физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова (ORCID: 0000-0003-3930-3730) / yaminsky@nanoscopy.ru
I.V.Yaminskiy1, 2, 3, Doct. Sc. (Physics and Mathematics), Prof., Director of Advanced Technologies Center, Director of Energy Efficient Technologies, (ORCID: 0000-0001-8731-3947), А.I.Аkhmetova1, 2, 3, Engineer of A.N. Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Leading Specialist of Advanced Technologies Center and of Energy Efficient Technologies, (ORCID: 0000-0001-6363-8202), G.B.Meshkov1, Cand. of Sc. (Physics and Mathematics), Senior Researcher, Physical Department of Lomonosov Moscow State University, (ORCID: 0000-0003-3930-3730)
DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.2.132.134
Получено: 11.03.2020 г.
С помощью зондовой микроскопии можно проводить различные измерения перспективных материалов. За счет простоты метода измерения могут дать внушительный объем информации: морфологию и структуру поверхности, проводимость, исследование свойств материала при нагреве (при использовании нагревающего столика возможен нагрев до 100 °С) [1, 2, 3].
Scanning probe microscopy is a tool for taking various measurements of the promising materials. Simplicity of the measurement method allows of obtaining an impressive scope of information pertaining to morphology and surface structure, conductivity, study of material properties at heating (it is possible to achieve temperature up to 100 °C when using a heating table) [1, 2, 3].
Монослои дихалькогенидов переходных металлов являются перспективными кандидатами для создания оптоэлектронных устройств нового поколения. Оптические свойства этих двумерных материалов, однако, варьируются и изменяются со временем, что затрудняет управление оптоэлектронными свойствами. Существует множество различных факторов, которые могут изменять оптические свойства, включая легирование зарядов, дефекты, деформацию, окисление, адсорбированные молекулы и интеркаляцию воды. Определение присутствующих изменений обычно не является простым и требует многократных измерений с использованием нескольких экспериментальных методов, что создает препятствия при попытке оптимизировать подготовку этих материалов.
Богатая приборная база дает возможность российской научной группе проводить разносторонние исследования в рамках международного проекта совместно с Технологическим университетом имени Шарифа (Тегеран).
Иранской научной группой были подготовлены и предоставлены образцы для проведения исследований с помощью сканирующего зондового микроскопа "ФемтоСкан". В контактном режиме атомно-силовой микроскопии исследовались свойства и топография образцов WS2 на кремнии, TiS3 на золоте, а также Fe2O3 на поверхности стекла FTO (стекло с покрытием из оксида олова, легированного фтором).
Структурно WS2 могут представлять собой как отдельно взятые чешуйки, так и слои чешуек. WS2 благодаря кристаллическому строению, схожему с графитом, является эффективной твердой смазкой для узлов трения при повышенных температурах и контактных нагрузках. Наблюдаемая в атомно-силовой микроскоп высота пленки WS2 на поверхности кремния составляет 24 нм.
Измерения с помощью сканирующей зондовой микроскопии не ограничивались монослоями WS2, а также применялись к другим 2D-материалам с оптическими переходами. В частности проводились измерения проводимости TiS3 на золоте. Для этого использовались проводящие кантилеверы. По полученным данным при соотнесении изображений высоты и проводимости заметно увеличение проводящих свойств при перепаде слоев трисульфида титана.
Зондовая микроскопия позволяет осуществлять четкий контроль за качеством нанесения образцов на подложки, в частности при нанесении Fe2O3 на поверхность стекла FTO. Благодаря программному обеспечению "ФемтоСкан Онлайн" [4, 5] можно использовать различные цветовые палитры и представлять не только 2D-, но 3D-изображение отсканированной области.
Наши результаты, полученные с помощью сканирующей зондовой и капиллярной микроскопии, демонстрируют перспективные свойства WS2 и TiS3 для оптоэлектронных и нанофотонных устройств.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта 17-52-560001.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Yaminsky I.V., Akhmetova A.I., Meshkov G.B. Scanning probe microscopy in studies of thin films // Nanoindustry. 2019. Vol. 12. No. 2(88). PP. 128–130.
Yaminsky I.V., Akhmetova A.I., Meshkov G.B., Salehi F. FemtoScan in Tehran // Nanoindustry. 2019. Vol. 12. No. 1. PP. 68–71.
Yaminsky I.V., Akhmetova A.I., Meshkov G.B., Salehi F. Combined capillary and probe microscopy // Nanoindustry. 2018. Vol. 1. No. 80. PP. 44–48.
Yaminsky I.V., Akhmetova A.I., Meshkov G.B. FemtoScan Online Software and Visualization of Nano-Objects in High Resolution Microscopy // Nanoindustry. 2018. Vol. 11. No. 6 (85). PP. 414–416.
Filonov A.S., Yaminsky I.V., Akhmetova A.I., Meshkov G.B. FemtoScan Online! Why it // Nanoindustry. 2018. Vol. 11. No. 5 (84). PP. 339–342.
Отзывы читателей
