#дайджест


🔥Открытие Центра Cканирующей Микроскопии (Школа В. А. Мошникова)

Группа компаний «НТ-МДТ» стала индустриальным партнёром новой молодежной лаборатории, которая открылась 8 декабря в СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

🔬 Здесь будут проводиться исследования полупроводниковых наноматериалов для электронных устройств будущего с помощью методов высокоточной атомно-силовой микроскопии.

😍 Центр сканирующей микроскопии оснащен четырьмя АСМ производства «НТ-МДТ». Эти микроскопы позволяют исследовать различные физические, морфологические и другие свойства всех наноматериалов. А использование одного из АСМ, совмещенного со специальным методом – локальной Рамановской спектроскопией, ускорит существующие исследования с ними и расширит понимание зависимости функциональных свойств синтезируемых наноматериалов от методов их синтеза. Кроме того, в лаборатории оборудован специализированный стол, позволяющий исследовать воздействие различных температур на образцы.

👨‍🏫 Помимо научных задач, новая лаборатория будет вовлечена и в учебную деятельность. А наиболее способные студенты Центра в дальнейшем смогут работать в проектах группы компаний «НТ-МДТ».


➡️Подробности - в статье

#методики


✨ Продолжаем делиться с вами новыми методиками и на очереди у нас сканирующая туннельная микроскопия!


📜 Атомно-силовая микроскопия (АСМ) является одной из разновидностей сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ), к которой также относится сканирующая туннельная микроскопия (СТМ). Исторически АСМ появилась как модификация СТМ — она позволяла проводить измерения не только проводящих образцов.

💛💛💛💛💛💛💛💛💛💛💛
Принцип работы СТМ:

Приложение напряжения смещения между остроконечной проводящей иглой и проводящим образцом и регистрация туннельного тока между ними.
➡️ Когда образец приближается к острию на расстояние порядка нескольких ангстрем (А), между ними начинает протекать туннельный ток, что с очень большой точностью указывает на близость острия к образцу.
💛💛💛💛💛💛💛💛💛💛💛

👍 Сканирующая туннельная микроскопия позволяет получать истинное атомарное разрешение даже в обычных атмосферных условиях. Эта методика может быть применена для изучения проводящих поверхностей или тонких непроводящих пленок и малоразмерных объектов на проводящих поверхностях.

Основными методами в СТМ являются метод постоянного тока (МПТ) и метод постоянной высоты (МПВ).

❔ Метод постоянного тока предполагает поддержание в процессе сканирования постоянной величины туннельного тока с помощью системы обратной связи. В таком случае вертикальное смещение сканера (сигнал обратной связи) отражает рельеф поверхности. Скорость сканирования в МПТ ограничивается использованием системы обратной связи.
Большие скорости сканирования могут быть достигнуты при использовании метода постоянной высоты, однако он не позволяет исследовать образцы с развитым рельефом в отличии от МПТ.

Характерные значения туннельных токов, регистрируемых в процессе измерений, являются достаточно малыми – вплоть до 0.03 нA (а со специальными измерительными СТМ головками – до 0.01 нA), что позволяет также исследовать плохо проводящие поверхности, в частности, биологические объекты.

▶️ К недостаткам СТМ можно отнести сложность интерпретации результатов измерений некоторых объектов, поскольку СТМ-изображение определяется не только рельефом поверхности, но также и плотностью состояний, величиной и знаком напряжения смещения, величиной тока. Например, на поверхности высокоориентированного пиролитического графита обычно можно увидеть только каждый второй атом. Это связано со спецификой распределения плотности состояний.

👋 Если у вас появились вопросы — мы с радостью ответим на них в комментариях!

⛅️ Доброго дня, дорогие друзья!

Мы соскучились по вам и очень рады вернуться с новыми постами о зондовой микроскопии 💛

Читайте долгожданный обзор методики ниже👇

#методики


💬 Мы с вами уже рассмотрели множество различных методик атомно-силовой микроскопии и теперь знаем, каким широким спектром возможностей обладает данный прибор.

Однако АСМ — это не только современное научное измерительное оборудование, но и инструмент, позволяющий проводить различные манипуляции и модификации на наноуровне. Одной из разновидностей таких манипуляций является литография.

☄️Сегодня мы расскажем про метод электрической литографии, а конкретно про её разновидность — локальное анодное окисление (Анодно-Окислительная Литография).

▶️ С помощью электрической литографии можно изменять не только геометрические характеристики поверхности, но и ее локальные электрофизические свойства.
▶️ Для этого необходимо либо поддерживать постоянную разность потенциалов между зондом и образцом, либо контролировать протекающий между ними ток.
▶️ Это стимулирует ход электрохимических процессов на поверхности образца непосредственно под зондом, при этом может происходить окисление поверхности образца.

🤔 Так, например, индуцированный зондом процесс окисления сверхтонкого слоя титана на поверхности кремния представлен на рисунке 1. Действие происходит в атмосфере водяных паров, которые можно контролировать под колпаком АСМ. В таком случае и на поверхности образца, и на поверхности зонда будет находиться слой адсорбированной влаги. При приближении этих поверхностей друг к другу слои влаги приходят в контакт, и образуется водяной мостик (за счет капиллярных сил). При приложении соответствующей разности потенциалов на границе вода-поверхность в воде и на зонде инициируется электрохимическая реакция. Если поверхность заряжена положительно, то зонд и поверхность вступают в электрохимическое взаимодействие в роли катода и анода соответственно. Окисел начинает расти в точке поверхности строго под зондом.

👀Таким образом, задавая направление движения зонда на основе растрового изображения, можно формировать сложные рисунки. Контроль толщины таких рисунков осуществляется посредством увеличения и уменьшения электрического потенциала, что приводит к соответствующему изменению толщины.

**Источник: Lorenzoni M., Torre B. Scanning probe oxidation of SiC, fabrication possibilities and kinetics considerations //Applied Physics Letters. – 2013. – Т. 103. – №. 16.

#методики

🔥Продолжаем рассматривать различные способы модификации поверхности посредством атомно-силового микроскопа (АСМ).
🤔 И на очереди у нас МЕТОД СИЛОВОЙ ЛИТОГРАФИИ.

🤌Силовая литография основана на непосредственном механическом воздействии остроконечного зонда на поверхность образца (контактная силовая микроскопия).
↘️ Зонд микроскопа перемещается по поверхности подложки с достаточно большой силой прижима — так, что на образце формируется рисунок в виде углублений (царапин). Материал извлекается («выцарапывается») из подложки, оставляя канавки с характерным сечением, определяемым формой кончика зонда.

😉 Варьируя силу прижима зонда к образцу, можно управлять шириной и глубиной получаемых канавок, а также охарактеризовать стойкость различных материалов к истиранию.

Такая нанолитография имеет весомое преимуществ по сравнению с электронно- и ионно-лучевой: она не требует проводить постобработку подложки, так как не происходит нарушения глубоких слоев.

Несмотря на кажущуюся простоту, данный метод находит применение в наноэлектронике, нанотехнологиях, материаловедении и в других сферах. Силовая литография позволяет формировать электронные элементы с активными областями нанометровых размеров, осуществлять сверхплотную запись информации, исследовать механические свойства материалов.

🖥 Технически силовая литография может осуществляться двумя способами: векторным и растровым.
✅При использовании векторной методики необходим заранее заданный рисунок (зонд двигается только по нему).
✅ В растровой литографии сканирование осуществляется по всей площади участка подложки, на которой формируется рисунок. Это в свою очередь замедляет процесс, но зато позволяет задавать контрастность рисунку посредством разной силы воздействия зонда на подложку.

❔ Если у вас появились вопросы по силовой литографии, задавайте их в комментариях👇

#дайджест #лекции

🎉ДОЛГОЖДАННОЕ ВОЗВРАЩЕНИЕ ЛЕКЦИЙ В ЦЗМ AFM Centre!

➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖
И на этой неделе нашим лектором будет Константин Николаевич Ельцов, д. ф.-м. н. ИОФ РАН
➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖

💬 Мы поговорим об использовании сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) в условиях сверхвысокого вакуума — это позволяет измерять структуру поверхности с атомным разрешением в реальном пространстве, локальную электронную плотность свободных и занятых состояний вблизи уровня Ферми, спиновое состояние поверхности с атомным разрешением (локальный поверхностный магнетизм), колебательные состояния отдельной молекулы на поверхности.

А также рассмотрим следующие вопросы:
1. Подход к формированию функциональных элементов электроники с использованием локальных поверхностных химических реакций;
2. Возможность поатомного конструирования модельной каталитической системы, стартуя с создания нескольких монослоев изолятора (носителя) и затем последовательно формируя нанокластер и/или атомные цепочки из атомов активного компонента катализатора.

🧑‍💻 Приходите в наш Центр или подключайтесь онлайн — ссылку пришлём за десять минут до начала лекции

🗓 15 февраля 17:00
📍 Университет ИТМО, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова 9, аудитория 2222, ЦЗМ AFM Centre

#статья

🔆ДОБРОЕ УТРО, ДРУЗЬЯ!🔆

В преддверии лекции мы подготовили для вас разбор статьи К.Н. Ельцова, читайте скорее👇

✅Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) позволяет не только получать информацию о поверхности исследуемых образцов, как атомно-силовой, но также проводить локальную модификацию этой поверхности, вплоть до манипуляций над отдельными поверхностными атомами.

Так ненасыщенные связи (dangling bonds - DB) кремния влияют на локальную реакционную способность поверхности, поскольку являются активными центрами для таких молекул, как фосфин, арсин, разные углеводороды. Кроме того, на селективность поверхностной реакции может влиять локальный заряд на поверхности, создаваемый зарядом ненасыщенных связей.

💡Отрицательно (или положительно) заряженные DB являются нуклеофильными (или электрофильными), что может способствовать адсорбции молекул с пустой неподеленной парой электронов (или с неподеленной парой электронов). Управляемое изменение зарядового состояния DB позволяет изучать интересные и сложные физические явления, что делает DB привлекательными с фундаментальной точки зрения.

📰 В статье для решения данной задачи К. Н. Ельцов с коллегами разработали метод создания одиночных вакансий и провели исследования зарягдового состояния ненасыщенных связей на Cl- и Br-концевых поверхностях Si(100)-2 × 1. Таким образом, одиночные вакансии Cl и Br были успешно созданы путем подачи импульсов напряжения в СТМ.

📈 На рисунке 1 показаны вакансии, созданные отрицательным импульсом напряжения на пассивированных Cl- и Br-поверхностях Si(100). Вакансии Br создавались на краю атомной ступеньки на расстоянии 7–8 атомов друг от друга. Ненасыщенные связи на поверхности кремния, легированного бором, выглядят как выступы, простирающиеся почти на весь димер и соседние атомы (рисунок 1 а, b), что согласуется расчетами для отрицательно заряженных ненасыщенных связей. А DB на поверхности бромированного кремния, легированного фосфором (рисунок 1c), являются нейтральными. Игла СТМ удаляет атомы с поверхности более эффективно, если она не атомарно острая, что является причиной отсутствия хорошего разрешения СТМ-изображения, записанного сразу после создания вакансий.

🤔Также К. Н. Ельцов с коллегами показали возможность идентифицировать зарядовые состояния ненасыщенных связей DB+, DB0 и DB- на поверхности Si(100)-2 × 1-Cl на экспериментальных СТМ-изображениях и сравнили их с созданными модельными представлениями. Было установлено, что на СТМ-изображениях пустого состояния три атома, близкие к DB+, выглядят ярче (рисунок 2 а, d), тогда как в случае DB- они выглядят темнее (рисунок 2 c, f). Причиной более ярких (более темных) атомов Cl вблизи DB+ (DB-) на СТМ-изображениях пустого состояния является гибридизация орбиталей Cl с незанятыми (занятыми) орбиталями DB. На изображениях СТМ с заполненным состоянием дважды занятый DB− выглядит ярким (рисунок 2 i, l). При низком напряжении DB- имеет характерный темный ореол, как и в случае наводороженной поверхности. DB на Br-концевой поверхности имеют такую же визуализацию на СТМ-изображениях, как и на Cl-концевой поверхности, из-за сходства энергетического спектра.

✈️В итоге, К. Н. Ельцов с соавторами продемонстрировали создание серии отдельных вакансий на поверхностях Si(100)-2 × 1-Cl и Si(100)-2 × 1-Br импульсами напряжения в СТМ. На Cl-, Br- и H-концевых поверхностях расчетная геометрия и электронная структура DB оказались схожими, и, следовательно, DB должны демонстрировать схожие электронные свойства и зарядовое поведение. Управление зарядом DB посредством напряжения зависит от локальной электростатической среды. Таким образом, разработанный метод контролируемого изменение зарядового состояния DB позволит изучать физические явления на галогенированной поверхности Si(100). Например, отрицательное дифференциальное сопротивление, моделирование искусственных молекул и так далее — то есть, те явления, которые ранее наблюдались только на гидрогенизированной поверхности.

#лекции

🤩 ЛЕКЦИЯ ВОТ-ВОТ НАЧНЕТСЯ!

Наш спикер: Ельцов Константин Николаевич (ИОФ РАН)
Тема лекции: «Возможности сверхвысоковакуумной сканирующей туннельной микроскопии»

▶️ Ссылка на онлайн-трансляцию:
https://youtube.com/live/EtWmUB9A2h0

Начинаем в 17:15, подключайтесь! 💻