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, та його закріплення у металевому корпусі. Для виготовлення вістря зонда використовують кристал алмазу, який 3÷ 7 18 -3 має електричний опір 10 10 Ом·м, з концентрацією домішки бору не менше ніж 10 см . UA 89625 U (12) UA 89625 U UA 89625 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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. Найбільш близький відомий спосіб (Спосіб виготовлення зондів скануючої тунельної мікроскопії: Пат. України 83170 U / О.П. Чепугов, С.О. Івахненко, М.О. Цисар. - опубл. 27.08.2013) полягає в тому, що при виготовленні робочої частини зондів СТМ використовуються певним чином підготовлені заготовки з монокристалу алмазу, що відповідають умовам експлуатації, які в подальшому закріплюють в попередньо підготовленому отворі у корпусі зонда та припаюють для створення надійного електричного контакту. Недоліком цього способу є те, що при виготовленні зонда необхідними є прецизійні операції точіння корпусу, що є індивідуальними для кожного зонда, а також складність створення надійного контакту "алмаз - корпус зонда" по всій поверхні алмазу при операції припаювання. В основу корисної моделі поставлена задача розробка способу виготовлення зонда СТМ з алмазним вістрям із щільним електричним контактом "алмаз - корпус зонда" та стабільними експлуатаційними характеристиками. Поставлена задача вирішується тим, що для виготовлення корпусу зонда та закріплення алмазної заготовки з вістрям вона встановлюється та спікається у металевому порошку композиційного складу, який є провідником електричного струму. При виготовленні зонда СТМ з алмазним вістрям використовуються алмази, вирощені на затравці методом створення градієнта температури з прикладанням до ростової комірки високих тиску та температури, які мають напівпровідникові властивості і електричний опір у 3 7 межах 10 ÷10 Ом·м. Використовуються кристали леговані бором в процесі росту, що дозволяє 18 -1 забезпечити вміст бору 10 см та більше, зумовлює їх напівпровідникові властивості. Для отримання кристалів з необхідною електричною провідністю серед отриманих кристалів для подальшої підготовки відбирають зразки, в габітусному розвитку яких один з ростових секторів кристала приймає домінуюче значення, а саме {111}. Внутрішня будова зразків контролюється за допомогою оцінки супутніх кристалів-свідків з тієї ж партії методами ІЧ-спектроскопі. Такий відбір дозволяє отримати зонди з відомим розподілом секторів росту та найбільш стабільними електрофізичними характеристиками. Для розміщення вістря, яке безпосередньо приймає участь у роботі зонда, вибирається найбільш досконало сформована грань заготовки. Відбір проводиться на оцінці наявності в приповерхневому шарі дефектів будови та включень, причому для отримання вістря кращої якості, відбирають область з найменшою їх кількістю. Cуть корисної моделі пояснюють креслення, де на фіг. 1, 2 зображено зонд для скануючої тунельної мікроскопії, на яких: 1 - алмазне вістря, виготовлене з вирощеного методом температурного градієнта алмазу, 18 -1 3 7 що легований бором (з вмістом бору не менше 10 см ) та має електричний опір 10 ÷10 Ом·м; заточка вістря виконана у вигляді тригранної піраміди Берковича; 2 - корпус, який виготовляють шляхом пресування методами порошкової металургії з композиційного матеріалу, що забезпечує його високу електропровідність; виготовляють корпус з розміщенням у ньому попередньо підготовленого алмазного вістря. Обрану алмазну заготовку очищують від забруднень (жирів, слідів графіту та металів), які залишились на попередніх етапах виготовлення. Підготовлену вищезазначеним методом заготовку запресовують в композиційний матеріал, який має достатню електропровідність, та спікають, згідно з технічними умовами для вибраного матеріалу, але при температурі не більш ніж температура графітизації алмазу. Розміщення запресованої заготовки вибирають таким, щоб грань, попередньо вибрана для формування робочого вістря, була вільна від композиційного матеріалу та була доступна для подальшої їх обробки та ограновування. Для отримання вістря, робоча частина якого в мікромасштабі за своєю геометрією має мінімальну площу та наближається до точки, що дозволяє при скануванні забезпечити роздільну знатність зонда близької до атомарної, вище означену частину алмазної заготовки заточують у вигляді тригранної піраміди Берковича (звичайної, з кутом 65,03° при вершині, або модифікованої, з меншим кутом). Для характеризації зонда проводять тестування за допомогою сканування ним еталонних поверхонь (наприклад графіту або золота) та порівняння отриманих результатів з попередньо відомими. 1 UA 89625 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 1. Спосіб виготовлення зондів для скануючої тунельної мікроскопії, що включає виготовлення вістря зонда з використанням монокристалу алмазу, який вирощують на затравці, та його закріплення у металевому корпусі, який відрізняється тим, що для виготовлення вістря зонда 3÷ 7 використовують кристал алмазу, який має електричний опір 10 10 Ом·м, з концентрацією 18 -3 домішки бору не менше ніж 10 см . 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що виготовлення металевого корпусу зонда та закріплення вістря зонда у ньому забезпечується спіканням композиційного матеріалу методами порошкової металургії. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для виготовлення робочого вістря зонда використовують монокристал алмазу, який попередньо ограновують у вигляді тригранної піраміди Берковича. 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