Поперечно-силовая микроскопия

В настоящее время наиболее используемый метод поддержания расстояния зонд-образец основан на измерении поперечно-силового взаимодействия ближнепольного зонда и образца [1]. Использование основанной на поперечно-силовом взаимодействии системы позволяет проводить измерение рельефа поверхности образца, или наряду с поперечно-силовой микроскопией проводить ближнепольные измерении с использованием Метода пропускания для прозрачных образцов, Метода отражения для непрозрачных образцов и Люминесцентного метода для дополнительной характеризации образцов.

Для удержания оптического зонда вблизи поверхности образца используется неоптическая схема с кварцевым камертонным резонатором в качестве датчика. Это позволяет повысить отношение сигнал-шум по сравнению с оптическими методами удержания. Это очень важно для работы с предельным разрешением. Кроме того, не появляются фотоиндуцированные носители. Это является важным обстоятельством при исследовании некоторых свойств полупроводников.

В основе неоптического метода получения информации о рельефе поверхности лежит идея использования отклика прикрепленного к оптическому волокну кварцевого резонатора при взаимодействии с поверхностью. В системе кварцевый резонатор-волокно с помощью внешнего устройства возбуждаются поперечные колебания на резонансной частоте кварзевого резонатора. Далее используется пьезоэффект: механические колебания кварцевого резонатора приводят к электрическому отклику, который используется в качестве информационного сигнала для определения амплитуды колебаний волокна.

Поперечно-силовая микроскопия осуществляется следующим путем. Пьезовибратор через кварцевый резонатор возбуждает колебания волоконного зонда с некоторой начальной амплитудой, при этом величина выходного сигнала резонатора составляет A₀. При приближении к поверхности образца амплитуда колебаний волоконного зонда уменьшается и достигает некоторой предустановленной (set-point) величины A. После этого производится сканирование поверхности образца с поддержанием системой обратной связи этой величины амплитуды колебаний.

Ссылки

1. Appl. Phys. Lett. 60, 2484 (1992).