WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

сией результаты более существенным образом зависят Журнал технической физики, 1999, том 69, вып. Описание силовых поверхностей в атомно-силовой микроскопии с учетом подвижности... Рис. 5. Линии постоянной силы при сканировании кластерного острия над вакансией для различных подвижностей атома на кончике острия.

от подвижности атома острия, чем при сканировании острия x(t)i, (t)i, z(t)i. Тогда безразмерная горизонтальная над невозмущенной решеткой плотной упаковки. Для сила определится выражением примера на рис. 5 приведены линии постоянной силы, x + x(t) j - x(s)i d рассчитанные для жесткого кластера на кончике острия Fx = (6) (lt = 0; сплошная кривая) и при подвижности атома на a ri j i j кончике острия lt = 0.05 (штриховая кривая). Вто же время, как и в случае невозмущенной решетки, учет воз- а аналогичным выражением для y-составляющей.

можной подвижности атомов в режиме сканирования без На рис. 6, a приведны зависимости горизонтальной модификации исследуемой поверхности приводит лишь составляющей силы Fx от x при сканировании вдоль к незначительным изменениям поверхности постоянной линии атомов бездефектной поверхности с различными силы, лежащим за пределами чувствительности АСМ.

подвижностями атомов образца и острия: ls = 0.05, Это, разумеется, лишь подкрепляет заключение о том, lt = 0.05 (сплошная кривая), ls = 0.1, lt = 0.что по характеру изменения поверхности постоянной (штриховая кривая 1) и ls = 0.1, lt = 0.1 (штриховая силы над вакансией в решетке плотной упаковки можно кривая 2) — (ср. с рис. 3 для линий постоянной силы).

ее обнаружить [6–8]. Как видно из рис. 6, a, горизонтальная составляющая силы обращается в нуль непосредственно над атомами исследуемой поверхности и в точках посередине между Влияние подвижности атомов ними. Кроме того, для невозмущенной решетки плотной на горизонтальную составляющую силы упаковки |Fx,min| = Fx,max, как это и должно быть из соображений симметрии. Эти результаы согласуются с Измеренеие горизонтальной составляющей силы при полученными ранее в приближении неподвижных атосканировании острия АСМ вдоль поверхности посто- мов [16,17]. Перепад значений силы Fx,max-Fx,min для янной вертикальной составляющей дает существенную линий рис. 6, a равен соответственно 1.482, 1.390, 1.276.

дополнительную информацию, которая может использоТаким образом, увеличение степени подвижности атомов ваться, в частности, для диагностики точечных поверхприводит к уменьшению перепада силы, которое, однако, ностных дефектов методом АСМ. Поэтому представляет не может сказаться на интерпретации экспериментальинтерес выяснение того, как сказывается подвижность ных данных.

атомов решетки на форме расчетных профилей горизон- На рис. 6, b приведена зависимость горизонтальной тальной составляющей силы.

составляющей силы Fx от x при сканировании вдоль Пусть в результате решения системы уравнений (1) линии атомов, содержащей вакансию, острия с жестким при каждом положении острия относительно поверх- кластером на кончике (сплошная кривая) и при подвиж ности (x, ) найдены точка на поверхности постоянной ности атома острия lt = 0.05 (штриховая кривая).

силы z, координаты атомов образца x(s)i, (s)i, z(s)i, а также Подвижность атомов образца ls = 0.05. На рис. 6, b 8 Журнал технической физики, 1999, том 69, вып. 116 Е.В. Благов, Г.Л. Климчицкая, В.М. Мостепаненко Рис. 6. Зависимость горизонтальной силы при сканировании кластерного острия вдоль линии атомов поверхности для различных подвижностей актомов.

отчетливо видны пики различной высоты. Таким обра- линии постоянной силы (ср. с рис. 4). Таким образом, по зом, присутствие на исследуемой поверхности точечных профилям горизонтальной силы ориентация кластерного острия относительно исследуемой поверхности в приндефектов заметно изменяет профиль горизонтальной ципе может быть зафиксирована экспериментально.

составляющей силы. Однако изменение подвижности атома острия мало влияет на результат, как и в случае невозмущенной решетки.

Обсуждение результатов До сих пор предполагалось, что кристаллографические оси поверхности и кластера на кончике острия паралВ настоящей работе изучено влияние подвижности лельны. На рис. 7 для сравнения приведены зависимости атомов решетки на поверхности постоянной силы и горизонтальной составляющей силы Fx от x для случаев профили горизонтальной составляющей силы при сканипараллельных (сплошная кривая) и наклоненных под ровании острия АСМ над решеткой плотной упаковки.

углом 30 осей (штриховая кривая) при сканировании Показано, что возникновение разрывов на поверхности над бездефектной поверхностью. Остальные параметры постоянной силы существенно зависит от подвижности принимают значения ls = 0.05, lt = 0.01. Как видно атомов образца. Если в приближении неподвижных атоиз рис. 7, линии горизонтальной составляющей силы зна- мов разрывы возникают лишь при достаточно малых чительно более чувствительны к ориентации острия, чем начальных высотах сканирования (d/a 0.61), то Журнал технической физики, 1999, том 69, вып. Описание силовых поверхностей в атомно-силовой микроскопии с учетом подвижности... [6] Благов Е.В., Климчицкая Г.Л., Лобашев А.А., Мостепаненко В.М. // Письма в ЖТФ. 1995. Т. 21. Вып. 3. С. 73–80.

[7] Blagov E.V., Klimchitskaya G.L., Lobashov A.A., Mostepanenko V.M. // Surf. Sci. 1996. Vol. 349. P. 196–206.

[8] Благов Е.В., Климчицкая Г.Л., Лобашев А.А., Мостепаненко В.М. // ЖТФ. 1997. Т. 67. Вып. 6. С. 77.

[9] Abraham F.F., Barta I.P. // Surf. Sci. 1989. Vol. 209. N 1 / 2.

P. L125–L132.

[10] Landman U., Luedtke W.D., Ribarsky M.W. // J. Vac. Sci.

Technol. A. 1989. Vol. 7. N 4. P. 2829–2839.

[11] Howald L., Lthi R., Meyer E., Gntherodt H.-J. // Phys.

Rev. B. 1995. Vol. 51. N 8. P. 5484–5487.

[12] Lthi R., Meyer E., Howald L. et al. // Tribology Lett. 1995.

Vol. 1. N 1. P. 129–137.

Рис. 7. Зависимость горизонтальной составляющей силы от [13] Good B.S., Banerjea A. // J. Phys. 1996. Vol. 8. N 10. P. 1325– ориентации кластера на кончике острия.

1333.

[14] Tang H., Joachim C., Devillers J. // Surf. Sci. 1993. Vol. 291.

N 3. P. 439–450.

[15] Born M., Huang K. // Dynamic Theory of Crystal Lattices.

при реалистических значениях подвижности разрывы Oxford: Clarendon Press, 1968.

обнаруживаются и при d (0.7-0.8)a (качественно [16] Благов Е.В., Климчицкая Г.Л., Мостепаненко В.М., данный результат был предсказан в работе [8]). Это Смирнов М.З. // ЖТФ. 1997. Т. 67. Вып. 1. С. 134–137.

делает эффект разрывов более важным с точки зрения [17] Blagov E.V., Klimchitskaya G.L., Mostepanenko V.M. // Surf.

интерпретации результатов эксперимента.

Rev. Lett. 1997. Vol. 4. P. 271–278.

[18] Hahn J.R., Kang H., Song S., Jeon I.C. // Phys. Rev. B. 1996.

Рассчитаны поверхности постоянной силы с учетом Vol. 53. N 4. P. R1725–R1728.

подвижности атомов образца и острия как над бездефектной поверхностью, так и над вакансией. Исследованы различные приближения к описанию подвижности атомов решетки и подтверждено, что в режиме непрерывного сканирования получаемые результаты различаются несущественно.

При расчете горизонтальной составляющей силы с учетом подвижности атомов продемонстрировано заметное изменение ее профиля в области вакансии по сравнению с бездефектным участком поверхности. Показано, что профили горизонтальной составляющей силы более чувствительны к взаимной ориентации исследуемой поверхности и кластера на кончике острия, чем поверхности постоянной силы.

Полученные результаты могут быть использованы для диагностики точечных дефектов методом атомносиловой микроскопии (см. работу [18], где таким образом вперые зарегистрирована вакансия).

Авторы признательны В.И. Панову за интерес к данной работе и плодотворные обсуждения.

Список литературы [1] Sarid D. // Scanning Force Microscopy with Applications to Electric, Magnetic and Atomic Forces. New York: Oxford University Press, 1991.

[2] Quate C.F. // Surf. Sci. 1994. Vol. 299 / 300. P. 980–995.

[3] Albrecht T.R., Quate C.F. // J. Vac. Sci. Technol. A. 1988.

Vol. 6. N 2. P. 271–274.

[4] Gould S.A.C., Burke K., Hansma P.K. // Phys. Rev. B. 1989.

Vol. 40. N 8. P. 5363–5366.

[5] Ciraci S., Baratoff A., Batra I.P. // Phys. Rev. B. 1990. Vol. 41.

N 5. P. 2763–2775.

Журнал технической физики, 1999, том 69, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.