#дайджест #лекции


📌 Тема лекции: АСМ для исследования материалов литий-ионных аккумуляторов
💬 Наш лектор: Лучкин Сергей Юрьевич


Ссылка на онлайн-трансляцию:
https://youtube.com/live/nXLfzO4bvcY

❤️ Подключайтесь скорее!

Дорогие друзья✨

На сайте Группы Компаний "НТ-МДТ" ведутся технические работы и готовятся новые разделы, из-за чего возникли проблемы с открытием страницы😔

Не теряйте нас, мы временно находимся по адресу: https://ntmdt-russia.ru/
Верим, что в ближайшее время все восстановится🙏🏻

Тем временем наша команда желает вам продуктивной рабочей недели и хорошего настроения ❤️

#методики

🔓Открываем новые горизонты измерений в новом разборе методик!
Сегодня мы расскажем вам об ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ

❓Электростатическая Силовая Микроскопия (ЭСМ) — эффективное средство для исследования электрических свойств поверхности образца путем обнаружения электростатической силы между поверхностью и острием зонда.

🗣 ЭСМ позволяет отображать распределения электрического поля и зарядов по поверхности образца с субмикронным разрешением. Для исключения влияния рельефа поверхности на результаты исследования используется двухпроходная методика.

Принцип работы двухпроходной электростатической силовой микроскопии:
➡️ на первом проходе происходит измерение рельефа поверхности образца по полуконтактному методу (рисунок 1 а);
➡️ на втором проходе зонд отводится от поверхности образца на расстояние dZ и с помощью пьезодрайвера раскачивается на собственной резонансной частоте. Далее подается постоянное напряжение смещения U0 между зондом и образцом, и осуществляется повторное сканирование. При этом сканировании зонд движется над поверхностью образца по траектории, повторяющей рельеф, измеренный при первом проходе. Наличие электростатических сил на поверхности образца приводит к изменению амплитуды и фазы колебаний сигнала вертикального отклонения (рисунок 1 б).

Таким образом, полученные изображения амплитуды и фазы ЭСМ содержат информацию об электрических свойствах, включая поверхностный потенциал и/или распределение заряда на поверхности образца.

💪 В ЭСМ для отображения электрических свойств поверхности образца соответствующей силой взаимодействия является электростатическая сила между смещенным кантилевером и образцом. Однако помимо электростатической силы между иглой и исследуемой поверхностью действуют краткосрочные силы Ван-дер-Ваальса. Поэтому для получения четкой карты распределения электростатических сил необходимо правильно выбирать расстояние dZ. Так, при слишком малом расстоянии возможно влияние поверхности, а при большом — уменьшения сигнала электростатических сил.

🤸‍♀️ ЭКСКЛЮЗИВ ТОЛЬКО ДЛЯ НАШИХ ПОДПИСЧИКОВ!


🔥 Привет, дорогие друзья! У нас огненная новость — на нашем канале появится новая регулярная рубрика — #вебинар🔥

🖱 Мы долго готовились к этому и рады представить вам нечто особенное — серию практических занятий, посвященных сканирующей зондовой микроскопии, от наших лучших специалистов!

Вы узнаете много нового и интересного о зондовой микроскопии, ведь наши эксперты наглядно продемонстрируют все нюансы и тонкости каждого метода исследования. Будьте готовы к погружению в увлекательный мир науки!🔬

😄 Но самое главное, что все эти вебинары будут доступны только нашим подписчикам! Это настоящий эксклюзив, который позволит вам получить самые актуальные и полезные знания от лучших специалистов в своей области!

Следите за нашим каналом, где уже в пятницу выйдет первое практическое занятие, которое проведет Нестеров Сергей Иванович. Не пропустите! ⏳

🤔 Как вам такой формат?

Вебинары могут проводиться как и в режиме онлайн, так и в записи.
👀 Голосуйте, какой вариант вам больше нравится

#методики

😐 Пристегните ремни, мы начинаем разбор новой методики!

И сегодня в центре внимания СКАНИРУЮЩАЯ ЕМКОСТНАЯ МИКРОСКОПИЯ (СЕМ)

⬆️ Развитие электроники направлено на увеличение производительности и снижения энергопотребления. Прежде всего, это достигается за счёт уменьшения размеров полупроводниковых устройств. В связи с этим, стандартные методы определения характеристик полупроводников, такие как масс-спектроскопия вторичных ионов (SIMS), профилирование сопротивления растекания (SRP) и другие, не обеспечивают эффективного определения функциональных свойств в масштабе субустройства. Данную проблему можно решить, прибегнув к сканирующей зондовой микроскопии, позволяющей получать изображения устройств и проводить мониторинг электронных процессов.

✅ Сканирующая емкостная микроскопия, в частности, является мощной разновидностью атомно-силовой микроскопии (АСМ) для определения характеристик полупроводниковых приборов — всё это благодаря ее неразрушающему действию, а также высокому пространственному разрешению и электрической чувствительности.

↗️ СЕМ предназначена для исследования распределения поверхностной емкости по образцу, что в свою очередь отображает концентрацию носителей и профили легирования в неоднородно легированных образцах. Также методика применяется для анализа отказов в полупроводниковой промышленности, поскольку позволяет отображать локализованные заряды и электронные дефекты с нанометровым разрешением.

➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖
Сканирующая емкостная микроскопия — это разновидность электростатической силовой микроскопии, аналогично которой в СЕМ используется двухпроходная методика для исключения влияния рельефа поверхности на результаты исследования.
➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖

Метод проведения измерений заключается в следующим:
👀 На первом проходе снимается изображение рельефа по полуконтактному методу (рисунок 1);
👀 Затем зондовый датчик отводится от поверхности на расстояние dZ, между зондом и образцом подается напряжение смещения U0, переменное напряжение U1·sin(ωt), и осуществляется повторное сканирование. Для увеличения колебаний зонда на второй гармонике частота ω выбирается равной половине резонансной частоты зондового датчика;
👀 На втором проходе датчик движется над поверхностью по траектории, повторяющей рельеф образца (рисунок 2).
*⃣Поскольку в процессе сканирования расстояние между зондовым датчиком и поверхностью в каждой точке одинаково, изменения амплитуды колебаний зонда на частоте 2ω будут связаны с изменением емкости системы зонд-образец.

‼️ Расстояние, на котором находиться зонд над поверхностью должно быть достаточно большим для исключения влияния рельефа. Тогда зонд подвергается воздействию только дальнодействующих сил, основной вклад в которые вносят емкостные свойства образца. Однако расстояние dZ не должно быть чрезмерно большим, так как с его увеличением уменьшается измеряемый сигнал и ухудшается латеральное разрешение.


❔ Если у вас появились вопросы, мы с радостью ответим на них в комментариях!

#методики

Готовы к разбору новой методики? Сегодня мы приготовили для вас МЕТОД СИЛОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ 💪

↖️ Метод силовой спектроскопии (анг. Force–distance curve) позволяет определять силы, действующие на зонд со стороны образца, например, адгезию и упругость.

❔ Измерение сил производится путем накопления силовых кривых, которые представляют собой зависимости отклонений кантилевера, dc, от положения образца вдоль z-оси (т.е. по направлению к или от зонда; z – положение пьезосканера) — иными словами, зависимость величины изгиба кантилевера от степени выдвижения z-пьезотрубки сканера, т.е. зависимость DFL(Z).

После касания зондом поверхности дальнейшее выдвижение z-пьезотрубки (сигнал Z) вызывает пропорциональное изменение сигнала DFL. Используя зависимость DFL(Z) и зная жесткость кантилевера, можно вычислить силы, действующие на зонд в точке измерения, в том числе и силу адгезии. Предполагается простое соотношение (например, Закон Гука) между силой F и отклонением кантилевера:

F = - k dc,
где k – жесткость кантилевера.

📄 Силовые законы описывают силы как функции расстояний зонд-образец (D), однако АСМ не обладают возможностью независимого определения D. Вместо этого преобразование к зависимости от D достигается путем вычитания отклонения кантилевера из z-перемещения пьезосканера.

👀 Для очень твердых образцов нулевое расстояние зонд-образец определяется как область на силовой кривой, где отклонение кантилевера в соотношении 1:1 связано с перемещением образца; на силовой кривой она проявляется как прямая линия с единичным наклоном. Скорректированная кривая называется «Кривая Сила-Расстояние» (Force–distance curve). Отметим, что определение D в этом приближении требует, чтобы зонд находился в контакте с образцом.

➡️ На практике существуют два фактора (дальнодействующие силы и упругость образца) которые могут сделать определение точки контакта весьма затруднительным. Полная силовая кривая включает силы, измеренные при приближении зонда к образцу и его отводе от образца. Поскольку силы, действующие на зонд, отличаются при его движении по направлению к образцу и от образца, силовые кривые разделены на кривые подвода и отвода и рассматриваются отдельно.

🔬Метод силовой спектроскопии получил распространение при исследовании процесса молекулярного распознавания. Для этого используют зонд, функционализированный необходимой молекулой. При обычном измерении взаимодействия рецептора с лигандом с помощью АСМ рецептор прикрепляется к поверхности образца, а лиганд — к кончику зонда. Когда кончик зонда с лигандом контактирует с образцом, содержащим рецептор, между ними происходит связывание. Затем зонд отводится от поверхности, прилегая к рецептору, вытягивая лиганд из места связывания. Регистрируется сигнал отклонения кантилевера, который может рассчитывать силу за счет специфического взаимодействия рецептор-лиганд. Обычно максимальная сила адгезии (отрыва) от кривой Сила-Расстояние известна как сила связывания рецептора с лигандом.

❗️При проведении силовой спектроскопии следует использовать контактные зондовые датчики. Однако использование слишком мягкого кантилевера при высокой влажности может привести к «залипанию».

📏📏📏📏📏📏📏📏📏📏📏
💌 Остались вопросы? Мы с радостью ответим на них в комментариях!