Спосіб виготовлення зондів скануючої тунельної мікроскопії

Реферат: Спосіб виготовлення зондів для скануючої тунельної мікроскопії включає виготовлення вістря зонда з використанням монокристалу алмазу, який вирощують на затравці з прикладанням до ростової комірки високих тиску та температури методом температурного градієнта між джерелом вуглецю та затравочним кристалом. Для виготовлення вістря зонда використовують кристал алмазу, який має напівпровідникові властивості та концентрацію домішки бору не менш 19 -3 ніж 10 cм . UA 83170 U (12) UA 83170 U UA 83170 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до галузі скануючої зондової мікроскопії, а конкретніше до техніки скануючої тунельної мікроскопії (СТМ), і може бути використана для виготовлення зондів СТМ з високими експлуатаційними характеристиками. Відомий із літературних джерел (Ion-Implanted Diamond Tip for a Scanning Tunneling Microscope [Текст] / R. Kaneko, S. Oguchi. // Japanese Journal of Applied Physics. - 1990. - T. 29. № 9 (Part 1). - С. 1854-1855) спосіб виготовлення зонда полягає в тому, що попередньо закріплений в металевому корпусі кристал алмазу ограновують у формі тригранної піраміди, після чого заготовка піддається іонному імплантуванню бором. Максимально досяжним для даного методу виготовлення повідомляється кут вістря 60°. Недоліком цього методу є те, що при використанні виготовлених таким чином зондів ускладнено сканування складних поверхонь, і отриманні за допомогою них СТМ-зображення у значному ступені поступаються в роздільній здатності аналогічним, отриманим за допомогою інших зондів. Задачею даної корисної моделі, є розробка способу виготовлення зонда СТМ із стабільними експлуатаційними характеристиками, як матеріал для вістря якого використано заготовки з монокристалічного напівпровідникового алмазу із однорідними властивостями у всьому об'ємі. Поставлена задача вирішується тим, що при виготовленні робочої частини зондів СТМ використовуються певним чином підготовлені монокристали алмазу, які відповідають умовам експлуатації. Для виготовлення вістря використовуються алмази, вирощені на затравці з прикладанням доростової комірки високих тиску та температури методом створення градієнта температури між джерелом вуглецю та затравочним кристалом. Отримані кристали мають напівпровідникові властивості, які обумовлені проведенням легування їх бором в процесі росту. Серед отриманих кристалів для подальшої підготовки відбирають зразки в габітусному розвитку яких одна з ростових форм приймає домінуюче значення; внутрішню будову зразків визначають за допомогою оцінки супутніх кристалів-свідків з тієї ж партії методами ІЧ-спектроскопі. Такий відбір дозволяє отримати зонди з найбільш стабільними електрофізичними характеристиками. Далі проводиться відбір кристалів або виготовлення алмазних заготовок видовженої форми (наприклад, циліндричної), твірна лінія якої перпендикулярна до поверхні однієї з граней домінуючої форми росту, з відношенням поздовжнього розміру l до поперечного d не менше ніж 3:1 (креслення). Відбір грані, на якій буде розміщено робоче вістря зонда, базується на оцінці наявності в приповерхневому шарі дефектів будови та включень. При цьому для отримання вістря кращої якості намагаються відібрати область з найменшою їх кількістю. Поверхню відібраних алмазних заготовок очищують від металів, графіту та жирів, що утворилися на попередніх етапах. Після підготовки заготовки вістря вищезазначеним методом проводиться її закріплення в попередньо висвердленому отворі у корпусі зонда (креслення) та її припаювання для створення стабільного електричного контакту. Для отримання вістря з робочою областю найближчою за своєю геометрією до точки (що дозволяє забезпечити атомарну роздільну знатність при скануванні) вище означену частину алмазної заготовки заточують у вигляді тригранної піраміди Берковича (звичайної, з кутом 65,03° при вершині, або модифікованої, з меншим кутом). Використання алмазних заготовок видовженої форми дозволяє виготовити зонди з кутом при вершині до 45°. Після виготовлення елементів кріплення зонда проводять тестування працездатності за допомогою еталонних поверхонь з попередньо відомими властивостями. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 1. Спосіб виготовлення зондів для скануючої тунельної мікроскопії, що включає виготовлення вістря зонда з використанням монокристалу алмазу, який вирощують на затравці з прикладанням до ростової комірки високих тиску та температури методом температурного градієнта між джерелом вуглецю та затравочним кристалом, який відрізняється тим, що для виготовлення вістря зонда використовують кристал алмазу, який має напівпровідникові 19 -3 властивості та концентрацію домішки бору не менш ніж 10 cм . 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для виготовлення робочого вістря зонда у вигляді тригранної піраміди Берковича використовують алмаз, якому попередньо надають видовженої форми з відношенням поздовжнього розміру до поперечного не менше ніж 3:1. 1 UA 83170 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2