Электростатическая силовая микроскопия
Рис. 1 Схема измерений по АСМ электростатическим методам и варианты конфигурации синхронных детекторов
для многочастотных измерений электростатических сил
Группа АСМ методов, основанных на регистрации электростатических сил, действующих между зондом и образцом [1], включает Электростатическую силовую микроскопию (ЭСМ) и Кельвин-зондовую силовую микроскопию (КЗСМ), а также методы измерения локальных диэлектрических свойств в различных конфигурациях, среди которых микроскопия напряжений Максвелла и другие [2, 3].
Эти методы предназначены для картирования изменений электростатической силы и измерений распределений поверхностного потенциала и диэлектрической проницаемости. Они используют проводящий зонд, на который действует электростатическая сила со стороны образца. Процесс измерений хорошо описывается моделью, в которой зонд и образец образуют две обкладки микроскопического конденсатора (Рис. 1a).
Эти методы предназначены для картирования изменений электростатической силы и измерений распределений поверхностного потенциала и диэлектрической проницаемости. Они используют проводящий зонд, на который действует электростатическая сила со стороны образца. Процесс измерений хорошо описывается моделью, в которой зонд и образец образуют две обкладки микроскопического конденсатора (Рис. 1a).
При работе по электростатическим методам АСМ зонд приводится в колебания с частотой ωmech с помощью пьезопривода, а электростатические силы возникают вследствие приложения к зонду постоянного или переменного (на частоте ωmech или другой частоте ωelec) электрического напряжения смещения.
В ходе сканирования проводящий зонд испытывает одновременно механическое и электростатическое воздействие со стороны образца.
Вклады этих взаимодействий можно разделить, либо регистрируя их в различных проходах сканирования при одинаковой частоте возбуждения (двухпроходная методика) или обойдясь одним проходом, в котором одновременно измеряются механические и электростатические взаимодействия по разным частотным каналам [1].
В ходе сканирования проводящий зонд испытывает одновременно механическое и электростатическое воздействие со стороны образца.
Вклады этих взаимодействий можно разделить, либо регистрируя их в различных проходах сканирования при одинаковой частоте возбуждения (двухпроходная методика) или обойдясь одним проходом, в котором одновременно измеряются механические и электростатические взаимодействия по разным частотным каналам [1].
Ссылки
- Y. Martin, D. A. Abraham, and H. K. Wickramasinghe “High-resolution capacitance measurement and potentiometry by force microscopy” Appl. Phys. Lett. 1988, 52, 1103–10005.
- S. Magonov, J. Alexander, and S. Wu “Advancing characterization of materials with Atomic Force Microscopy – based electric techniques”. In Scanning Probe Microscopy of Functional Materials: Nanoscale Imaging and Spectroscopy; Kalinin, S. V.; Gruverman, A., Eds.; Springer: Berlin, Germany, 2010; pp 233–300.
- H. Yokoyama, and M. J. Jeffery “Imaging high-frequency dielectric dispersion of surfaces and thin films by heterodyne force-detected scanning Maxwell stress microscopy” Colloids Surf. A 1994, 93, 359–373.