С. В. АНТОНЕНКО, О. С. МАЛИНОВСКАЯ, В. А. ФРОЛОВА
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
МЕТОД МОДИФИКАЦИИ ЗОНДОВ УГЛЕРОДНЫМИ
НАНОТРУБКАМИ ДЛЯ ИСПЛЬЗОВАНИЯ
В СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ
В данной работе рассказывается о способе создания зондов с нанотрубками, для сканирующей туннельной микроскопии (СТМ), обладающих рядом преимуществ перед традиционными зондами: меньший радиус закругления острия, высокая износостойкость и т. д. При этом может достигаться практически атомарный уровень разрешения поверхности.
Одним из направлений повышения качества сканирования на зондовом микроскопе является усовершенствование зондов. Наиболее важная характеристика этого элемента СТМ – радиус закругления острия, которая влияет на предел достижимого разрешения сканирования. Довести значение радиуса острия и до нескольких нм позволяет осаждение на вершине зонда углеродной нанотрубки (УНТ). Благодаря малому диаметру кончика, зонд с УНТ может ближе подойти к сканируемой поверхности и проникнуть в области, остающиеся недосягаемыми для обычных зондов. Следовательно, качество получаемых изображений поверхности повышается.
Напыление графитовых пленок с УНТ осуществлялось непосредственно на вершину платино-иридиевого зонда методом магнетронного осаждения на постоянном токе [1].
Идея модифицирования зондов данным методом оказалась чрезвычайно плодотворной. В процессе магнетронного напыления нанотрубки образовались на большинстве заготовок.
В качестве тестового образца для сканирования был выбран DVD-диск. Сканирование поверхности DVD-диска на СТМ «Умка» осуществлялось традиционными платино-иридиевыми зондами с УНТ и без УНТ. Из анализа полученных СТМ-изображений (рис. 1) можно заключить, что при переходе от обычного зонда к зонду с УНТ произошло улучшение качества сканирования. Во втором случае наблюдается прописывание областей между дорожками DVD-диска и видна тонкая структура поверхности. Таким образом, радиус закругления кончика зонда меньше, чем у острия зонда без графитового покрытия.
В процессе сканирования на СТМ зонды с УНТ проявили прочность и износостойкость, поэтому пригодны для многократного сканирования. При плотном контакте с поверхностью УНТ не затупляются в отличие от традиционных зондов - они сгибаются, восстанавливая первоначальную форму при снятии напряжения.
Исследование зондов было также осуществлено растровым электронным микроскопом (РЭМ). На рис.2 показано изображение профиля вершины зонда с выступающими мностенными УНТ. Очевидно, что процесс сканирования на СТМ осуществляется нанотрубкой, расположенной ближе всего к кончику зонда. Но если несколько УНТ одинаково расположены относительно окончания зонда, то возможно одновременное сканирование несколькими углеродными структурами. Полученные изображения от нескольких УНТ накладываются друг на друга, что приводит к неправильному отражению профиля поверхности. Следует учесть этот факт при сканировании зондами с УНТ.
Список литературы
1. ЖЭТФ, 2007, Т 132. В. 1(7). С. 230-232.
