1. Proprietati electrice
investigate
prin tehnica AFM

2. Rezolutie spatiala pana la nivel de atom Investigarea morfologiei
MICROSCOPIA DE FORTA ATOMICA (AFM)
Moderna
Precisa
Simpla
Eficienta
Spectaculoasa
Rezolutie spatiala pana la nivel de atom
Gerd BINNIG and Heinrich ROHRER invented the Scanning Tunneling Microscope in 1981 working at IBM Zurich. Binnig also invented the Atomic Force Microscope with Calvin Quate in 1986 while spending a year at Stanford University. Binnig and Rohrer received the
NOBEL PRIZE
for physics in 1986
Investigarea morfologiei
suprafetelor
Proprietati locale:
magnetice
electrice
termice
mecanice …

3. SISTEM AFM-COMPONENTE PRINCIPALE
Microscop
optic
calculatorul
Platforma
pentru
proba
Masa
antivibratii
Sistem
de iluminare
Electronica
de control
SISTEM AFM-COMPONENTE PRINCIPALE

4. Imaginea schematică a unei sonde AFM
Schema generală a microscopului de forţă atomică
Imaginea schematică a unei sonde AFM

5. MICROSCOPIA DE FORTA ELECTRICA
(EFM)
DISTRIBUTIA
CAPACITATII
ELECTRICE
C(x,y)
DISTRIBUTIA
POTENTIAL DE
SUPRAFATA
φ(x,y)
MICROSCOPIA DE
CAPACITATE
METODA
KELVIN

6. a unui vârf AFM standard
imaginea SEM a
unui vârf AFM acoperit
cu un film conductor
imaginea SEM
a unui vârf AFM standard

7. Circuitul pentru măsurarea
interacţiunii electrice dintre vârf şi probă
dielectric,
semiconductor

8. tensiune varf-proba
forta electrica
de interactiune
varf-proba
Componenta z a forţei electrice care acţionează asupra vărfului din partea probei:
componenta constanta
componenta cu frecventa ω
componenta cu frecventa 2ω

9. VARF-SUPRAFATA SUPRAFATA-VARF
R - raza caracteristică rotunjirii vârfului
h - distanţa dintre vârf şi suprafaţă
SUPRAFATA-VARF
L - lungimea cantileverului
W - lăţimea cantileverului
H - înălţimea vârfului măsurat de la mijlocul bazei cantileverului

10. forta VARF-SUPRAFATA > (100 μm) (30 μm) (30 μm) (h < 10nm)
forta SUPRAFATA-VARF
(h < 10nm)

11. Tehnica dublei treceri în microscopia de forţă electrică
VARFUL
CONDUCTIV
SUPRAFATA
PROBEI
COULOMB
FAZA
FRECVENTA
AMPLITUDINEA
IMAG. SP
IMAG. EFM
φ(x,y)
Amplitudinea
de oscilatie cu
frecventa ω
C(x,y)
frecventa 2ω
Uo=φ(x,y)

12. ale microscopiei de forţă electrică
APLICATII
ale microscopiei de forţă electrică
şi ale
înregistrării potenţialului de suprafaţă
proba aluminiu, 8μm x 8μm
> 160 mV
TOPOGRAFIA
IMAG. SP

13. Detectare a contaminarii materialului si a defectelor de fabricatie
insule de tungsten (200nm) pe substrat de siliciu, 76μm x 76μm
reziduu
ramas
in urma
decaparii
TOPOGRAFIA
IMAG. SP

14. EFM detecteaza regimul de saturatie al tranzistorului
circuit integrat acoperit cu un strat decapant, 80μm x 80μm
TOPOGRAFIA
IMAG. EFM
semanlul electric arata ca
tranzistorul din stanga
este in saturatie

15. Bariera de potential a limitei granulare
celule solare
senzori de gaz
rezistori …
aluminiu-cupru, 20μm x 20μm
TOPOGRAFIA
IMAG. SP
Rezistenta electrica prin structura granulara de suprafata
poate fi de pana la 1000 ori mai mare decat a unei granule

16. Pozitionarea structurii granulare
Masurarea caderii de potential (~350mV)
varistor pe baza de ZnO, 10μm x 10μm
+4V 0V
-4V
IMAG. SP

17. Gradient al campului electric mai ridicat
nanofire in matrice dielectrica Al2O3, 1,7μm x 1,7μm
TOPOGRAFIA
IMAG. EFM