Электросиловой микроскоп (ЭСМ) — это специальный режим атомно-силовой микроскопии (АСМ), который позволяет получать информацию о градиенте электрического поля над поверхностью образца, а также о величине и знаке локализованных на ней зарядов. ЭСМ применяется для проверки качества контактов и поиска дефектов в электрических схемах, обнаружения связанных зарядов, чтения и записи информации посредством изменения расположения зарядов на поверхности.
Основные характеристики и особенности ЭСМ
Диапазон измерений:
Обычно используется для исследований на масштабах от 100 нм до 1 мкм.
Методы получения изображения:
ЭСМ использует кантилеверы с проводящим покрытием из платины для измерения градиента электрического поля.
Калибровка и настройка:
Для корректной работы ЭСМ требуется аккуратная настройка и калибровка параметров сканирования.
Калибровка включает измерение абсолютной амплитуды колебаний кантилевера и установку фазы, равной 90°.
Процедура сканирования:
Сначала проводится сканирование поверхности в полуконтактном режиме и режиме фазового контраста.
Затем микроскоп переводится в режим ЭСМ, при этом подаваемое на кантилевер напряжение выбирается равным нулю (V = 0).
Серия изображений снимается при постепенном увеличении расстояния z между зондом и образцом с шагом 10–15 нм.
Анализ данных:
Результаты измерений в режиме ЭСМ обычно выражаются в виде фазового сигнала, который регистрируется над лежащими на подложке объектами.
Фазовый сигнал может быть использован для различения биологических и металлических наночастиц одного размера.
Применение ЭСМ
Проверка качества контактов и поиск дефектов:
ЭСМ позволяет обнаруживать дефекты в электрических схемах и проверять качество контактов.
Обнаружение связанных зарядов:
Используется для идентификации и анализа связанных зарядов на поверхности образцов.
Чтение и запись информации:
Возможность изменения расположения зарядов на поверхности для записи и чтения информации.
Примеры исследований
Различение наночастиц:
ЭСМ позволяет различать биологические и металлические наночастицы одного размера, что расширяет спектр его применений в нанобиобезопасности, материаловедении и наноэлектронике.
Заключение
Электросиловой микроскоп — это мощный инструмент для исследований на наноуровне, который позволяет получать информацию о градиенте электрического поля и локализованных зарядах на поверхности образцов. Его применение охватывает широкий спектр задач, от проверки качества контактов до идентификации наночастиц.
