SU1453475A1

SU1453475A1 - Сканирующий туннельный микроскоп

Info

Publication number: SU1453475A1
Application number: SU874205117A
Authority: SU
Inventors: Моисей Семенович Хайкин
Original assignee: Институт Физических Проблем Ан Ссср
Priority date: 1987-03-06
Filing date: 1987-03-06
Publication date: 1989-01-23

Abstract

Изобретение относитс к электронным приборам дл исследовани физических свойств поверхностей твердых тел. Целью изобретени вл етс расширение пол наблюдени до 1000 мкм за счет использовани биморфных пье- зоэлементов в виде дисков. Сканирующий туннельный микроскоп содержит дисковый биморфный пьезоэлемант 2, в центре которого закрепл етс об

Description

1

Изобретение относитс к электронным приборам дл исследовани физических свойств поверхностей твердых тел и может использоватьс в сканирующих туннельных микроскопах с раз- решакщей способностью пор дка размеров атома.

Цель изобретени - расширение пол наблюдени до 1000 мкм - достигаетс за счет исп ользовани биморфных пьезоэлементов,. в виде дисков, деформаци которых под действием приложенного электрическо1 о пол на два пор дка превосходит деформацию пьезоэлементов , работающих на поперечном пьезомодуле, и обеспечени дви- жени по двум координатам сердечника, на. котором установлен один из электродов микроскопа - игла, при помощи двух пар биморфных пьезоэлементов,, установленных взаимно перпендикул рно и св занных с сердечником упругими пластинами так, что пара пластин одного направлени не преп тствует движению сердечника под действием пары упругих пластин другого направлени „ причем кажда пара упругих пластин, соедин ющих биморфные пьезоэлементы с сердечником , расположена в одной плос- кости, перпендикул рной плоскости расположени другой пары упругих пластин .

На чертеже изображено устройство, общий вид.

Сканирующий туннельный микроскоп содержит станину 1, в верхней части которой на дисковом биморфном пьезо- элементе 2 укреплен образец 3 так,,

5

Q 5 Q

0

5

что его можно установить на малом рассто нии от другого электрода - измерительной нг.пы 4. Игла 4 укреплена в фиксаторе 5 на цилиндрическом пьезоблоке 6, обеспечивающем ее перемещение по координате Z. Пьезоблок 6 жестко закреплён на упругой мембране 7 и/ соединен гибким стержнем 8 с сердечником 9. Упругие пластины 10 соедин ют сердечник 9 с втулками 11, установленными в центральных отверсти х дисковых биморфных пьезоэлементов 12, которые укреплены по их внешнему краю на станине 1. Сердечник 9 опираетс на остроконечный штифт 13, в свою очередь опирающийс на регулировочный винт 14, ввернутый в нижнюю часть станины 1.

Устройство работает следующим образом .

Сканирование иглы по кадру вдоль поверхности образца осуществл етс за счет того, что биморфные пьезоэлементы 12, прогиба сь под действием подаваемого на них пилообразного напр жени , через втулки 11 толкают упругие пластины 10, лежащие в плоскости XZ, и сердечник 9 в направлении оси X (биморфные пьезоэлементы включены в электрическую схему так, что прогибаютс синхронно влево или вправо ) . При этих движени х (малой амплитуды ) сердечника 9 по оси X другие две упругие пластины, лежащие в плоскости YZ, изгибаютс и не преп тствуют указанному движению сканировайи в направлении X. Друга пара биморфных пьезоэлементов аналогичным образон производ т сканирование в направлении Y. Движени сердечника 9 через упругий стержень 8 передаютс пьезе- блоку 6 качающемус около центра мембраны 7 вместе с укрепленными на нем фиксатором 5 и измерительной иглой 4, Благодар малости амплитуды качаний, сканирование кончика иглы

1453475

числами шагов сканировани по строкам и кадрам. Йри этом разрешение по оси Z, т.е. nq глубине профил , может достигать -10 нм и быть понижено до 0,1-1 нм.

Claims

Формула изобретени Сканирук ций туннельный микроскоп.

-- -лаиирук ции туннельный микооск

происходит по участку сферической по- ,о содержащий станину с

ВерХНОСТИ. практически HP лтпыиаито- .. ...... оал1 сш1еииым

верхности, практически не отличающемус от плоскости.

Штифт 13, зажатый между винтом 14 и сердечником 9, не преп тствует сканированию в плоскости XY, но исключает возможность движени сердечника 9 в направлении оси Z под действием помех от внешних вибраций. Пьезо- блок 6 перемещает измерительную иглу 4 вдоль оси Z под действием сигнала обратной св зи, поддерживающего посто нный туннельный ток между электродами , и, тем самым, посто нное расна ней узлом позиционировани образца и узлом перемещени по трем взаимно перпендикул рным координатам измерительной иглы, выполненным из трех

t5 взаимно перпендикул рных пьезоблоков, отл- ичающийс тем, .что, с целью расширени пол наблюдени до 1000 мкм, узел перемещени выполнен в виде сердечника, соединенного

20 через радиально расположенные четьфе упругие пластины с первым и вторым пьезоблоками, каждый из которых выполнен в виде двух вертикальных и диаметрально расположенных дисковбсто ние между ними в процессе сканировани .25 разных биморфных пьезоэлементов, закИспользование изобретени позвол - репленных по периметру в станине, и ет получать геометрические профили расположенного над сердечником и сое- (карты уровней) поверхностей металлов диненного с ним через упругий стер- или полупроводников, а также .карты их жень третьего цилиндрического пьезо- мапамГ 1пГ участках с раз-до блока, верхний торец которого закреп- мерами от - 100 нм с атомным разре- лен в горизонтальной упругой мембране шением в плоскости XY, до 100 мкм „ снабжен фиксатором измерительной (.и более; с разрешением, определ емым иглы.

з

1453475

числами шагов сканировани по строкам и кадрам. Йри этом разрешение по оси Z, т.е. nq глубине профил , может достигать -10 нм и быть понижено до 0,1-1 нм.

Формула изобретени Сканирук ций туннельный микроскоп.

-лаиирук ции туннельный микооск

содержащий станину с

содержащий станину с

.. ...... оал1 сш1еииым

на ней узлом позиционировани образца и узлом перемещени по трем взаимно перпендикул рным координатам измерительной иглы, выполненным из трех

взаимно перпендикул рных пьезоблоков, отл- ичающийс тем, .что, с целью расширени пол наблюдени до 1000 мкм, узел перемещени выполнен в виде сердечника, соединенного

через радиально расположенные четьфе упругие пластины с первым и вторым пьезоблоками, каждый из которых выполнен в виде двух вертикальных и иаметрально расположенных дисковбразных биморфных пьезоэлементов, зак