Фазовая спектроскопия

"Полуконтактный" (прерывисто-контактный, амплитудно-модуляционный) метод является широко распространенным колебательным методом и, вообще говоря, может быть интерпретирован амлитудными, фазовыми, частотными и диссипативными зависимостями друг от друга или от расстояния зонд-образец. Изучение таких зависимостей являетя необходимым по следующим обстоятельствам. Прежде всего это относится к получению высококачественных изображений (без шумов и с высоким разрешением).

Далее, изучение соответствующих зависимостей может помочь в определении природы взаимодействия зонд-образец, характеризации сил, включенных в эти взаимодействия и формированием СЗМ изображений. Наконец, изучение соответствующих кривых может помочь в получении более контрастных изображений и количественных значений параметров исследуемого образца. Полученные по "Полуконтактному" методу изображения определяются рядом факторов, относящихся к образцу, так же, как и к условиям измерений и величинам параметров сканирования.

Для интерпретации результатов использования "полуконтактного" метода можно использовать зависимость фазы колебаний от расстояния зонд-образец. Соответствующие кривые фаза-расстояние (фазовые кривые), типичный вид которых приведен на анимированном изображении, могут быть монотонными или иметь область бистабильности и гистерезиса. Наличие бистабильности (как показано на этом же изображении) приводит к возникновению артефактов на изображении, полученном с применением "Полуконтактного" метода.

Источником бистабильности является возможность одновременного сосуществования колебаний в области действия преимущественно притягивающего или отталкивающего потенциалов.

Бистабильность может также возникать и из-за сложной формы потенциальной кривой, когда на начальном участке жесткость кантилевера превышает производную потенциала, а при приближении к поверхности образца производная потенциала взаимодействия становится большей жесткости кантилевера.

Для интерпретации результатов использования "полуконтактного" метода можно использовать зависимость амплитуды колебаний от расстояния зонд-образец. поверхности величина производной потенциала становится беольшей жесткости кантилевера.

При соответствующем выборе заданной амплитуды колебаний кантилевера, его жесткости и степени остроты зонда можно достичь условий, когда по всей исследуемой поверхности образца бистабильность будет отсутствовать.

Ссылки

1. Phys. Rev. B 60, 4961 (1999).
2. Surface Sciece 460, 292 (2000).
3. Phys. Rev. B 66, 041406 (2002).