Использование сканирующего туннельного микроскопа с алмазным острием для исследования структурных особенностей ta-C-пленки

Abstract

Проведено физико-математическое моделирование поверхности алмазоподобной углеродной (ta-C) пленки для области перехода sp²/sp³-фаз и представлены результаты ее исследования методом сканирующей туннельной микроскопии при использовании острия из полупроводникового монокристалла алмаза, легированного бором. Показано, что перепад высот в граничном слое sp²/sp³-фаз не связан с функциональными особенностями туннельного микроскопа. С использованием трех независимых методов проведен фрактальный анализ поверхности, контура и профиля сечения, и на основе этого подтвержден факт принадлежности поверхности к фрактальным броуновским. Показано, что площадь реальной исследуемой поверхности может значительно превышать площадь видимого контактного окна.

Проведено фізико-математичне моделювання поверхні ta-C-вуглецевої алмазоподібної плівки для зони переходу sp²/sp³-фаз і представлено результати її дослідження методом сканівної тунельної мікроскопії з використанням індентору із напівпровідникового монокристалу алмазу, легованого бором. Показано, що перепад висот в граничному шарі sp²/sp³-фаз не пов’язаний з функціональними особливостями тунельного мікроскопу. З використанням трьох незалежних методів проведено фрактальний аналіз поверхні, контуру і профілю перетину, на основі чого підтверджено факт приналежності поверхні до фрактальних броунівських. Показано, що площа реальної поверхні може значно перевищувати площу видимого контактного вікна.

A physicomathematical modeling of the surface of a diamond-like carbon (ta-C) film is performed for the sp²/sp³ phase transition region, and results of scanning tunneling microscopic examination using a boron-doped single-crystal semiconductor diamond tip are provided. It is demonstrated that the height difference in the sp²/sp³ interface layer is not related to functional features of the tunneling microscope. A fractal analysis of the surface, contour, and profile of the section has been carried out by three independent methods; and the findings confirm that the surface belongs to the category of fractal Browning surfaces. It is shown that the real surface area under study can greatly exceed the area of the visible contact window..